基于阀控舵机的某型潜艇航向控制研究

发布时间：2021-04-25 22:04

　　随着科技和社会的发展,简单的潜艇航向控制系统已经不能在和世界强国的竞争中取得优势,需要研究更加先进的运用现代控制理论和微机控制的潜艇航向控制系统。本文基于“潜艇模拟操纵系统”项目进行了研究,设计出了基于滑模控制算法的潜艇航向控制系统。首先,介绍了潜艇常用的两种坐标系,介绍了两种坐标系之间的旋转变换关系,对潜艇的空间运动进行了受力分析,介绍了潜艇运动的一般方程,介绍了潜艇空间六自由度标准运动方程。根据实际控制的需要,通过忽略一些高阶水动力系数,对标准运动方程进行简化,保留轴向方程、横向方程以及偏航方程,将垂直面上的运动状态置零,如垂向速度等,得出潜艇水平面运动模型。其次,介绍了滑模控制的发展和现状,介绍了终端滑模面的设计方法,分析了终端滑模面的收敛性能,结合潜艇水平面运动模型,详细论述了潜艇航向滑模控制算法的计算公式和推导过程,给出了潜艇滑模航向控制算法,对该控制算法进行了Matlab仿真,从理论上验证了该滑模航向控制算法的正确性。最后,对潜艇航向控制系统的工作原理进行了介绍,对潜艇航向控制系统各单元的硬件组成以及软件结构进行了分模块详细介绍,完成了潜艇航向控制系统的搭建。潜艇航向控制系... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 潜艇自动舵国内外研究现状
    1.3 滑模变结构理论研究现状
    1.4 本文研究内容
2 潜艇水平面运动的数学模型
    2.1 引言
    2.2 坐标系定义
    2.3 潜艇空间运动受力分析
    2.4 潜艇六自由度空间运动方程
    2.5 潜艇水平面运动模型
    2.6 本章小结
3 潜艇航向滑模控制研究
    3.1 引言
    3.2 滑模变结构控制理论概况
    3.3 滑模S函数设计
    3.4 终端滑模趋近律及参数意义
    3.5 潜艇航向滑模控制算法研究
    3.6 本章小结
4 潜艇航向控制系统结构设计
    4.1 潜艇航向控制系统方案设计
    4.2 显控单元
    4.3 实时仿真控制单元
    4.4 数据采集和控制单元
    4.5 阀控舵机液压系统
    4.6 本章小结
5 潜艇航向滑模控制系统仿真与实验
    5.1 潜艇航向控制matlab仿真
    5.2 潜艇航向控制系统半实物仿真调试
    5.3 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]船用舵机液压系统分析及典型故障处理[J]. 王孝霖,许历,韩星星,苏先明,解强.  机床与液压. 2015(22)
[2]基于神经网络的潜艇水面航向控制研究[J]. 熊瑛,颜俐,许建.  中南民族大学学报(自然科学版). 2014(03)
[3]潜艇空间机动的多变量滑模模糊控制[J]. 戴余良,林俊兴,苗海,刘祖源.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2009(06)
[4]神经滑模控制在机器人轨迹跟踪中的应用[J]. 吴勃,许文芳,陈虹丽.  电机与控制学报. 2009(S1)
[5]基于改进粒子群算法的滑模控制方案[J]. 陈志梅,孟文俊,张井岗,曾建潮.  系统工程理论与实践. 2009(05)
[6]永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计[J]. 王艳敏,冯勇,陆启良.  电机与控制学报. 2008(05)
[7]自抗扰控制器在潜艇近水面航行深度控制中的应用[J]. 何斌,徐亦凡.  船海工程. 2008(03)
[8]AUV近水面运动的积分变结构控制及仿真[J]. 朱计华,苏玉民,李晔,田宇.  系统仿真学报. 2007(22)
[9]抑制滑模抖振的新型饱和函数法研究[J]. 金鸿章,罗延明,肖真,张晓飞.  哈尔滨工程大学学报. 2007(03)
[10]潜艇近水面运动鲁棒控制及仿真研究[J]. 张瑾,连琏,葛彤.  海洋工程. 2006(04)

博士论文
[1]非线性系统的滑模控制研究[D]. 王薇.中国海洋大学 2005

硕士论文
[1]潜艇近水面航行控制方法研究[D]. 常赛.哈尔滨工程大学 2011
[2]潜艇航向智能控制系统[D]. 黄少博.哈尔滨工程大学 2009
[3]潜艇航向神经网络控制系统研究[D]. 张荣瀚.哈尔滨工程大学 2005



本文编号：3160172