喷水推进型深海滑翔机动力学建模与低能耗控制研究

发布时间：2023-01-25 17:47

　　喷水推进型深海滑翔机是一种面向深远海、长航时海洋环境要素多模式观测需求而提出的混合动力水下滑翔机。通过长达数月的锯齿形滑翔观测,可采集大量高分辨率海洋环境数据,并有望捕获海洋偶发现象。通过喷水推进水平机动,可对温跃层等海洋现象进行加密观测。目前国内外水下滑翔机动力学模型准确度有待提高,且建模的基础是基于恒定环境的假设,无法满足海洋环境下喷水推进型深海滑翔机水动力性能研究和控制算法研究需求。基于此,通过建立准确的动力学模型和仿真,进行充分的水动力性能研究和低能耗控制研究是实现提高喷水推进型深海滑翔机续航力和掌握喷水推进水平机动的关键。本文研究内容概括如下:1.基于动量和动量矩定理,对喷水推进型深海滑翔机系统进行了海洋环境下的动力学建模,为进行喷水推进型深海滑翔机性能评估和低能耗控制算法研究奠定了基础。同时基于该模型形成了运动仿真软件,为本文后续章节提供了研究手段和奠定了良好基础,可缩短系统调试周期、节约试验费用。2.基于喷水推进型深海滑翔机动力学模型,通过解析求解和数值仿真等手段,研究了进行滑翔运动和喷水推进运动性能评估方法。对喷水推进型深海滑翔机水动力外形进行了升阻比、滑翔速度、机动性... 

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
变量符号及定义表
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 水下滑翔机研究现状
    1.3 水下滑翔机相关理论研究现状
    1.4 研究课题的提出、来源及意义
    1.5 研究内容
2 喷水推进型深海滑翔机六自由度动力学建模
    2.1 引言
    2.2 喷水推进型深海滑翔机系统工作原理及组成
    2.3 喷水推进型深海滑翔机运动学建模
    2.4 喷水推进型深海滑翔机动力学建模
    2.5 喷水推进型深海滑翔机运动仿真软件设计及应用
    2.6 本章小结
3 喷水推进型深海滑翔机水动力性能分析
    3.1 引言
    3.2 喷水推进型深海滑翔机滑翔运动纵剖面性能分析
    3.3 喷水推进型深海滑翔机滑翔运动机动性研究
    3.4 喷水推进型深海滑翔机喷水推进水动力性能研究
    3.5 本章小结
4 喷水推进型深海滑翔机低能耗控制算法与控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 喷水推进型深海滑翔机滑翔运动低能耗俯仰角控制算法研究
    4.3 喷水推进型深海滑翔机低能耗滑翔运动航向控制算法研究
    4.4 喷水推进型深海滑翔机潜浮切换过程过冲深度控制策略研究
    4.5 本章小结
5 喷水推进型深海滑翔机实验研究
    5.1 引言
    5.2 喷水推进型深海滑翔机控制流程测试
    5.3 喷水推进型深海滑翔机性能研究实验
    5.4 喷水推进型深海滑翔机控制算法和控制策略测试实验
    5.5 本章小结
6 总结及展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间的主要科研成果
附录2 攻读博士学位期间参与的科研工作


【参考文献】：
期刊论文
[1]混合驱动水下滑翔机高效推进螺旋桨设计[J]. 秦玉峰,张选明,孙秀军,杨燕.  海洋技术学报. 2016(03)
[2]深海滑翔机技术与应用现状[J]. 俞建成,刘世杰,金文明,黄琰.  工程研究-跨学科视野中的工程. 2016(02)
[3]水下滑翔机路径显示与规划系统的设计与实现[J]. 于茂升,韩雷,宋大雷.  电子设计工程. 2016(07)
[4]温跃层剖面观测水下滑翔器控制系统设计[J]. 王艳召,邓云,孙秀军,姜飞.  电子设计工程. 2016(02)
[5]面向海洋观测的长续航力移动自主观测平台发展现状与展望[J]. 陈质二,俞建成,张艾群.  海洋技术学报. 2016(01)
[6]水下滑翔机运动特性建模与仿真[J]. 顾建农,李启杰,高磊,张志宏.  华中科技大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]基于水下滑翔机的湍流观测平台研究[J]. 宋大雷,张成伦,乜云利,朱玉香,时永霞.  海洋技术学报. 2015(05)
[8]水下滑翔机三维定常运动建模与分析[J]. 赵宝强,王晓浩,姚宝恒,连琏,曹俊亮.  海洋技术学报. 2014(01)
[9]一种小型水下滑翔机的设计和运动模拟[J]. 叶效伟,付斌,刘纯虎,连琏.  船舶工程. 2013(S1)
[10]可控翼混合驱动水下滑翔机运动性能研究[J]. 田文龙,宋保维,刘郑国.  西北工业大学学报. 2013(01)

博士论文
[1]混合型水下滑翔机运动控制与水下接驳技术研究[D]. 彭时林.浙江大学 2015
[2]洋流影响下的水下滑翔机动力学建模、运动分析与控制器设计研究[D]. 范双双.浙江大学 2013
[3]混合驱动水下滑翔器动力学建模及运动控制研究[D]. 孙秀军.天津大学 2011
[4]混合驱动水下自航行器动力学行为与控制策略研究[D]. 王晓鸣.天津大学 2009
[5]水下滑翔器动力学行为与鲁棒控制策略研究[D]. 王延辉.天津大学 2007

硕士论文
[1]水下滑翔机运动建模与滑翔控制研究[D]. 陈力萍.中国海洋大学 2014
[2]基于ARM+μC/OS-Ⅱ的水下滑翔机控制软件设计与实现[D]. 刘传军.中国海洋大学 2014
[3]水下滑翔机运动控制系统研制[D]. 孙伟成.中国海洋大学 2014
[4]基于水下滑翔机的湍流观测仪研制[D]. 苏兆龙.中国海洋大学 2014
[5]基于水下滑翔机的铱星通讯系统研究与设计[D]. 刘亮.中国海洋大学 2014
[6]水下滑翔机设计、优化及运动模拟[D]. 叶效伟.上海交通大学 2013
[7]水下滑翔机垂直面运动研究[D]. 胡仞与.上海交通大学 2008
[8]温差能驱动的水下监测平台性能分析与试验研究[D]. 王延辉.天津大学 2004



本文编号：3731629