著陸式AUV動力學行為與控制策略研究.pdf

1、AUV是進行海洋環(huán)境和資源調(diào)查的強有力工具，具有廣闊的應用前景。然而有限的能源使得AUV無法長時間工作，為了在能源一定的情況下延長AUV的監(jiān)測時間，本文進行了著陸式AUV動力學行為與控制策略研究。在著陸式AUV設計基礎上，建立了著陸式AUV的動力學模型，分析了運動參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性和機動性的影響，設計了運動控制器并對著陸策略進行了研究，通過大量的水域試驗驗證了本文理論研究與分析的正確性。該AUV通過注水改變負浮力降落到海底，以實現(xiàn)只保持耗

2、能少的監(jiān)測傳感器工作來延長工作時間的目的。
　　根據(jù)著陸式AUV的功能和設計目標，采用機械結構模塊化和控制架構分布式的設計理念，設計了著陸式AUV的樣機，實現(xiàn)了在設計速度和深度下的航行、測量、通信及著陸功能。
　　采用牛頓-歐拉方法建立了著陸式AUV的非線性動力學模型，通過CFD方法和流體動力參數(shù)試驗獲得了表征著陸式AUV特征的流體動力參數(shù)，并進行了仿真分析，為運動控制提供了依據(jù)。
　　根據(jù)所建立的動力學模型，對著陸式

3、AUV水平面和垂直面內(nèi)的運動進行了穩(wěn)定性和機動性分析。在AUV總體外形確定的情況下，建立了基于重心坐標、舵力系數(shù)及航速等變量的穩(wěn)定性曲面函數(shù)，以判定上述參數(shù)對著陸式AUV系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；重點分析了舵對AUV運動穩(wěn)定性的作用，進而用穩(wěn)定性分析結果指導AUV舵的設計；考慮了航行中AUV運動參數(shù)如速度等對穩(wěn)定性的影響，得出提高速度有利于增強穩(wěn)定性的結論。
　　研究了著陸式AUV的運動控制系統(tǒng)，設計了航速、航向及深度控制器。針對PID控