水下滑翔机质心测量系统研究

发布时间：2017-10-19 02:15

  本文关键词：水下滑翔机质心测量系统研究

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【摘要】：随着我国对海洋领域探索的不断深入,水下滑翔机这类自主式水下航行器也得到了广泛的应用。水下滑翔机是通过调节自身浮力大小和质心位置来实现无动力水下航行的,质心位置(轴向位置和径向质偏)的高精度测量,对于提高水下滑翔机航行的稳定性和可控性等方面具有重要作用。由于水下滑翔机的内部结构非常复杂,其质心位置的理论值与真实值相差较大。因此需要为水下滑翔机研制专门的质心测量系统,并对其进行相关的研究首先根据水下滑翔机质心测量要求及其技术指标,分析了现有的质心测量技术,并结合水下滑翔机自身的外形特点,采用了一种有效且精度较高的测量方法,设计了方便可行的测量方案,根据所确立的测量方法,应用模块化思想设计了水下滑翔机质心测量装置,并且基于LabVIEW环境编写质心测量系统软件.其次分析水下滑翔机质心测量不确定度的来源,并以此为依据建立不确定度数学模型,通过对其不确定度的分析可知:称重传感器分布距离(轴向分布距离与径向分布距离)越大,测量结果的误差也越大;测量过程中的旋转角度在某一特定值时测量误差最小,当小于该特定值时测量误差急剧增大,当大于该特定值时测量误差会小幅增加。再次从实际测量出发,通过研究质心测量系统中各坐标系的旋转变换过程得到了非水平状态下质心坐标在各个坐标系中的换算关系,再对非水平状态下的测量装置进行受力分析,得到称重传感器的测量值与不同坐标系下质心坐标的换算关系。通过联立求解矩阵方程,得到了非水平状态下基于三点质心测量法的质心测量算法。最后搭建了试验平台通过标定试验可知,所设计的水下滑翔机质心测量装置能够满足各项性能指标,再通过对质心轴向位置和径向偏心距的测量试验,验证了不确定度分析得出的结论同时也验证所提出的非水平状态下质心测量算法的正确性。
【关键词】：水下滑翔机 质心测量 三点测量法 不确定度 非水平状态
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.941
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究目的和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 2 水下滑翔机质心测量系统设计14-34
• 2.1 质心测量系统技术指标14
• 2.2 质心测量方法分析14-23
• 2.3 质心测量装置设计23-29
• 2.4 质心测量软件设计29-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 水下滑翔机质心测量的不确定度分析34-43
• 3.1 质心测量不确定度概述34
• 3.2 质心测量不确定度的数学模型34-35
• 3.3 质心测量不确定度分析35-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 非水平状态下的质心测量研究43-53
• 4.1 概述43
• 4.2 坐标系变换与坐标变换矩阵43-46
• 4.3 基于三点测量法的非水平质心测量研究46-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 水下滑翔机质心测量试验研究53-60
• 5.1 质心测量试验平台53
• 5.2 质心测量装置标定试验53-55
• 5.3 质心轴向位置测量试验55-56
• 5.4 质心径向偏心距测量试验56-59
• 5.5 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录1攻读硕士学位期间发表学术论文目录66

【参考文献】

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本文编号：1058461