水下高速航行體航向控制技術研究.pdf

1、國內外關于超空泡航行體的縱向控制技術的理論研究已經(jīng)比較成熟，但航行體的航向控制技術還處于探索研究階段，相關文獻寥寥無幾。
　　 超空泡航行體航向控制的主要難點在于，首先，實際航行體的受力環(huán)境很復雜，由于航行體在航行過程會產(chǎn)生空泡進而降低阻力提高航行體的速度，但是航行體運行狀態(tài)的改變會影響到空泡的形態(tài)，甚至會使空泡破滅，進而會使航行體尾舵的受力和尾部滑行力受到影響，對航行體的穩(wěn)定控制很不利。其次，航行體的俯仰運動、橫滾運動以及航向

2、運動之間的耦合作用非常明顯，導致不能用常規(guī)的方法對航行體進行分析與控制。本文通過對航行體動力學模型進行數(shù)學處理，得到了線性化的模型，并設計了兩種控制器，得到了仿真結果。本文的主要研究內容：
　　 基于相關文獻，研究超空泡的基本理論，包括空泡的產(chǎn)生條件和維持方法，以及空泡的形變理論。并參考相關文獻，給出了空泡的尺寸和形狀計算的經(jīng)驗公式。提出了超空泡航行體的配置方案，即尾舵和雙自由度空化器協(xié)調控制。并進一步對超空泡航行體進行了力學分

3、析，給出空化器和尾舵上的力的計算公式，并通過分析航行體的尾部滑行力以及重力和推力矢量的影響，得到了超空泡航行體的非線性動力學模型。
　　 參考航行體縱向控制處理動力學模型的方法，本文基于小擾動原理，適當選取穩(wěn)定平衡點，忽略航行體橫滾的影響，將俯仰運動和航向運動的相關耦合項的整體作為小擾動項，得到了關于耦合項的動力學模型的狀態(tài)空間表達式，并分析了系統(tǒng)的相關特性。
　　 通過分析超空泡航行體航向運動的線性化的動力學模型，設計