本文關(guān)鍵詞：變質(zhì)量水下航行器均衡系統(tǒng)自動控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 變質(zhì)量水下航行器 自主均衡系統(tǒng) 安全性 經(jīng)濟性 隱蔽性 數(shù)學仿真 工程設(shè)計

【摘要】：自主水下航行器(AUV,Autonomous Underwater Vehicles)在海洋開發(fā)、海上警戒與攻擊等民事、軍事方面有著廣泛的應用。目前,AUV正向著長航程、大深度和多功能的方向發(fā)展。變質(zhì)量AUV是指動力系統(tǒng)使用熱動力和電動力結(jié)合的混合動力,且根據(jù)其航行任務(wù)攜帶有任務(wù)載荷的一種AUV。變質(zhì)量AUV航行過程中,隨著燃料消耗、載荷釋放以及航行水域密度變化,AUV的靜力平衡狀態(tài)會發(fā)生改變,不利于AUV航行的安全性、經(jīng)濟性和隱蔽性。論文根據(jù)變質(zhì)量AUV的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,對AUV進行運動學和動力學分析,建立變質(zhì)量AUV六自由度運動方程。為維持變質(zhì)量AUV靜力平衡狀態(tài),設(shè)計自主均衡系統(tǒng)。變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)由主壓載均衡系統(tǒng)、艏艉均衡系統(tǒng)、載荷補重均衡系統(tǒng)和應急壓載系統(tǒng)組成。根據(jù)自主均衡系統(tǒng)的運行原理,建立自主均衡系統(tǒng)數(shù)學模型。在Matlab/Simulink仿真軟件中,建立變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)仿真模型。分別對變質(zhì)量AUV的巡航狀態(tài)、緊急狀態(tài)和載荷釋放狀態(tài)進行數(shù)學仿真,通過分析仿真數(shù)據(jù)可知:自主均衡系統(tǒng)能保證各種初始狀態(tài)的變質(zhì)量AUV安全、經(jīng)濟、隱蔽地巡航;變質(zhì)量AUV遭遇“淡水團”等緊急狀態(tài)時,適當增加航速,自主均衡系統(tǒng)能使其順利脫險;變質(zhì)量AUV釋放載荷前,必須增加航速,自主均衡系統(tǒng)能在載荷釋放時、釋放后保障AUV及載荷的安全。根據(jù)變質(zhì)量AUV數(shù)學仿真的結(jié)果,結(jié)合其他AUV實航的數(shù)據(jù)分析,可在模擬實航條件下對變質(zhì)量AUV航行進行更精確的數(shù)學仿真。實航條件下,由于海洋中存在海浪和海流的干擾,AUV的舵角和姿態(tài)角處于小幅振蕩的“準穩(wěn)態(tài)”。通過引入模糊理論,設(shè)計模糊控制器,在實航條件下進行變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)數(shù)學仿真,并對仿真數(shù)據(jù)進行分析:運用模糊理論設(shè)計自主均衡系統(tǒng),能使變質(zhì)量AUV航行具有更好的安全性、經(jīng)濟性和隱蔽性。根據(jù)變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)在理想條件和實航條件下的數(shù)學仿真結(jié)果,可以為其工程設(shè)計中總體設(shè)計和元器件選擇提供理論依據(jù)。最后,論文提出了變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),并指出了變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計的研究方法。
【關(guān)鍵詞】：變質(zhì)量水下航行器 自主均衡系統(tǒng) 安全性 經(jīng)濟性 隱蔽性 數(shù)學仿真 工程設(shè)計
【學位授予單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U674.941;U664.82
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 課題研究意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展趨勢13-21
• 1.3.1 AUV發(fā)展概述13-15
• 1.3.2 AUV自主均衡系統(tǒng)發(fā)展概述15-21
• 1.4 課題研究的目標、內(nèi)容與方法21-22
• 1.4.1 課題研究的目標21
• 1.4.2 課題研究的內(nèi)容21-22
• 1.4.3 課題研究的方法22
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)22-24
• 第二章 變質(zhì)量AUV六自由度運動方程24-42
• 2.1 引言24
• 2.2 AUV總體結(jié)構(gòu)24-26
• 2.3 AUV運動分析的坐標系26-30
• 2.3.1 慣性坐標系26-27
• 2.3.2 運動坐標系27
• 2.3.3 AUV在慣性坐標系與運動坐標系上的運動參數(shù)27-28
• 2.3.4 慣性坐標系與運動坐標系的轉(zhuǎn)換28-30
• 2.4 AUV的運動學方程30-31
• 2.4.1 AUV浮心的運動學方程30
• 2.4.2 AUV轉(zhuǎn)動的運動學方程30
• 2.4.3 AUV的攻角和側(cè)滑角30-31
• 2.5 AUV的動力學方程31-32
• 2.5.1 AUV的動量和動量矩31
• 2.5.2 AUV動力學方程31-32
• 2.6 AUV運動受力分析32-38
• 2.6.1 靜力33-34
• 2.6.2 慣性水動力34-35
• 2.6.3 黏性水動力35-37
• 2.6.4 螺旋槳力37-38
• 2.7 海洋環(huán)境干擾模型38-40
• 2.7.1 海浪干擾模型38-39
• 2.7.2 海流干擾模型39-40
• 2.8 AUV的六自由度運動方程40-41
• 2.9 本章小結(jié)41-42
• 第三章 變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)數(shù)學模型42-48
• 3.1 AUV自主均衡系統(tǒng)組成42-45
• 3.1.1 主壓載均衡系統(tǒng)42-43
• 3.1.2 艏艉均衡系統(tǒng)43-44
• 3.1.3 載荷補重均衡系統(tǒng)44
• 3.1.4 應急壓載系統(tǒng)44-45
• 3.2 AUV自主均衡系統(tǒng)工況分析45-46
• 3.2.1 巡航狀態(tài)45
• 3.2.2 緊急狀態(tài)45
• 3.2.3 載荷釋放狀態(tài)45-46
• 3.3 AUV自主均衡系統(tǒng)數(shù)學模型46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第四章 變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)控制器設(shè)計及仿真48-76
• 4.1 變質(zhì)量AUV巡航狀態(tài)均衡系統(tǒng)控制器設(shè)計及仿真48-58
• 4.1.1 AUV均衡系統(tǒng)控制器設(shè)計48-49
• 4.1.2 AUV均衡系統(tǒng)控制器仿真49-58
• 4.2 變質(zhì)量AUV均衡系統(tǒng)緊急狀態(tài)控制器設(shè)計及仿真58-67
• 4.2.1 AUV均衡系統(tǒng)控制器設(shè)計59-60
• 4.2.2 AUV均衡系統(tǒng)控制器仿真分析60-67
• 4.3 變質(zhì)量AUV均衡系統(tǒng)載荷釋放狀態(tài)控制器設(shè)計及仿真67-74
• 4.3.1 AUV均衡系統(tǒng)控制器設(shè)計67-68
• 4.3.2 AUV均衡系統(tǒng)控制器仿真分析68-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第五章 變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計76-95
• 5.1 AUV湖上試驗數(shù)據(jù)分析76-79
• 5.2 變質(zhì)量AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計79-92
• 5.2.1 模糊控制理論79-83
• 5.2.2 AUV實航試驗自主均衡系統(tǒng)控制器設(shè)計83-84
• 5.2.3 AUV實航條件下仿真分析84-89
• 5.2.4 復雜海洋環(huán)境AUV實航條件下仿真分析89-92
• 5.3 AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及研究方法92-94
• 5.3.1 AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)92-94
• 5.3.2 AUV自主均衡系統(tǒng)工程設(shè)計研究方法94
• 5.4 本章小結(jié)94-95
• 第六章 總結(jié)與展望95-99
• 6.1 總結(jié)95-96
• 6.2 展望96-99
• 致謝99-101
• 參考文獻101-107
• 學術(shù)論文和科研成果107

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯寶安，高廷俊;變質(zhì)量有反推力物體的運動分析[J];山東建材學院學報;1995年02期

2 羅紹凱，傅景禮，李廣成;變質(zhì)量非線性非完整系統(tǒng)平衡狀態(tài)流形的穩(wěn)定性[J];北京理工大學學報;1996年S1期

3 張岱,齊艷,劉鳳珍;變質(zhì)量動力學方程及其應用[J];遼寧工學院學報;1997年04期

4 戈正銘;;變質(zhì)量非完整系統(tǒng)運動方程及其對控制系統(tǒng)的應用[J];上海交通大學學報;1979年04期

5 黃之初;;玻纖拉絲機機頭變質(zhì)量運轉(zhuǎn)中的合理工作轉(zhuǎn)速區(qū)域[J];武漢建材學院學報;1982年01期

6 李元成;導數(shù)空間的變質(zhì)量相對論性運動方程[J];青島大學學報(工程技術(shù)版);1999年01期

7 羅紹凱;變質(zhì)量非線性非完整系統(tǒng)的積分不變量[J];華東交通大學學報;1992年04期

8 趙春華;經(jīng)典變質(zhì)量問題的概念及其運動方程的求解[J];洛陽工業(yè)高等�？茖W校學報;1998年04期

9 鄭樹文，，鄧偉明;按開放系統(tǒng)處理變質(zhì)量問題[J];武漢交通科技大學學報;1995年03期

10 盧謙亮;;定軸旋轉(zhuǎn)剛體變質(zhì)量運動的數(shù)學模型[J];河北工學院學報;1979年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李元成;;變質(zhì)量約束系統(tǒng)動力學研究進展[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 梁昆;邢譽峰;;變質(zhì)量梁縱橫耦合振動特性研究[A];北京力學會第20屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

3 徐新琦;田愛平;;“變質(zhì)量質(zhì)點動力學”研討式教學[A];2006力學教學與教學改革交流會會議論文集[C];2006年

4 方建會;陳培勝;;轉(zhuǎn)動相對論變質(zhì)量完整系統(tǒng)的Noether定理[A];數(shù)學·力學·物理學·高新技術(shù)研究進展——2002（9）卷——中國數(shù)學力學物理學高新技術(shù)交叉研究會第9屆學術(shù)研討會論文集[C];2002年

5 解加芳;鄭世旺;龐碩;鄒杰濤;李國富;;變質(zhì)量非完整系統(tǒng)Tzénoff方程的Mei對稱性與其導出的守恒量[A];第六屆全國動力學與控制青年學者學術(shù)研討會論文摘要集[C];2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 舒俊成;變質(zhì)量SD振子動力學分析與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 周軍;變質(zhì)量水下航行器均衡系統(tǒng)自動控制技術(shù)研究[D];中國艦船研究院;2016年

3 張美玲;變質(zhì)量完整系統(tǒng)的相對運動動力學方程的對稱性與守恒量[D];江南大學;2012年

4 劉娟娟;慢變質(zhì)量原點反共振機非線性動力學分析[D];東北大學;2011年

5 趙銳;時變質(zhì)量柔性結(jié)構(gòu)的動力學建模與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

6 姜俊華;變質(zhì)量體系能量轉(zhuǎn)換及儲存系統(tǒng)動態(tài)特性研究[D];大連理工大學;2004年

本文編號：806194