收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水下高速航行体航向控制技术研究

王雨  
【摘要】:国内外关于超空泡航行体的纵向控制技术的理论研究已经比较成熟,但航行体的航向控制技术还处于探索研究阶段,相关文献寥寥无几。 超空泡航行体航向控制的主要难点在于,首先,实际航行体的受力环境很复杂,由于航行体在航行过程会产生空泡进而降低阻力提高航行体的速度,但是航行体运行状态的改变会影响到空泡的形态,甚至会使空泡破灭,进而会使航行体尾舵的受力和尾部滑行力受到影响,对航行体的稳定控制很不利。其次,航行体的俯仰运动、横滚运动以及航向运动之间的耦合作用非常明显,导致不能用常规的方法对航行体进行分析与控制。本文通过对航行体动力学模型进行数学处理,得到了线性化的模型,并设计了两种控制器,得到了仿真结果。本文的主要研究内容: 基于相关文献,研究超空泡的基本理论,包括空泡的产生条件和维持方法,以及空泡的形变理论。并参考相关文献,给出了空泡的尺寸和形状计算的经验公式。提出了超空泡航行体的配置方案,即尾舵和双自由度空化器协调控制。并进一步对超空泡航行体进行了力学分析,给出空化器和尾舵上的力的计算公式,并通过分析航行体的尾部滑行力以及重力和推力矢量的影响,得到了超空泡航行体的非线性动力学模型。 参考航行体纵向控制处理动力学模型的方法,本文基于小扰动原理,适当选取稳定平衡点,忽略航行体横滚的影响,将俯仰运动和航向运动的相关耦合项的整体作为小扰动项,得到了关于耦合项的动力学模型的状态空间表达式,并分析了系统的相关特性。 通过分析超空泡航行体航向运动的线性化的动力学模型,设计了LQR控制器和混合灵敏度双回路鲁棒控制器。两种控制器作用下对系统进行仿真,由仿真结果可以看出,空化器在航行体航向控制中起主要的作用,尾舵的控制效果不明显。因此,建议在工程实践中,尽量采用推力矢量法来代替尾舵对超空泡航行体进行控制。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 熊天红;易文俊;吴军基;刘怡昕;;水下射弹空化器参数对自然超空泡形态的影响[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年05期
2 周景军;于开平;;空化器倾斜角对超空泡流影响的三维数值仿真研究[J];船舶力学;2011年Z1期
3 易文俊;王中原;熊天红;周卫平;钱吉胜;;水下射弹典型空化器的超空泡形态特性分析[J];弹道学报;2008年02期
4 易文俊;熊天红;刘怡昕;;水下高速射弹超空泡形态特性的数值模拟研究[J];舰船科学技术;2008年04期
5 刘宏;褚学森;王志;;头支撑方式下通气超空泡形态相似与空化器设计研究[J];船舶力学;2009年05期
6 周家胜;易文俊;王中原;宋成俊;;水下射弹的空泡形态特性研究[J];弹箭与制导学报;2007年03期
7 黄海龙;王聪;黄文虎;赵存宝;周峰;;变攻角圆盘空化器生成自然超空泡数值模拟[J];北京理工大学学报;2008年02期
8 林明东;胡凡;张为华;;超空泡航行体锥形空化器优化设计[J];国防科技大学学报;2010年04期
9 邓飞,张宇文,陈伟政,袁绪龙,党建军;头形对细长体超空泡生成与外形影响的实验研究[J];西北工业大学学报;2004年03期
10 贾力平;张嘉钟;于开平;王聪;王海斌;;空化器线形与超空泡减阻效果关系研究[J];船舶工程;2006年02期
11 孟庆昌;张志宏;刘巨斌;顾建农;;水下高速航行体超空泡流动研究进展[J];船海工程;2006年06期
12 易文俊;李铁鹏;熊天红;王中原;;水下高速航行体自然超空泡形态特性仿真研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2009年03期
13 王海斌,张嘉钟,魏英杰,于开平,贾力平;空泡形态与典型空化器参数关系的研究——小空泡数下的发展空泡形态[J];水动力学研究与进展A辑;2005年02期
14 傅慧萍,鲁传敬;空化器设计及超空泡参数控制[J];舰船科学技术;2003年05期
15 朱锡清,吴武生;水下高速航行体对转螺旋桨线谱噪声预报研究(英文)[J];船舶力学;1997年01期
16 丁恩宝,唐登海,周伟新;半浸式螺旋桨研究综述[J];船舶力学;2002年02期
17 袁绪龙,张宇文,刘乐华,陈伟政,邓飞;水下航行体通气超空泡形态实验研究[J];应用力学学报;2004年03期
18 袁绪龙,张宇文,杨武刚;高速超空化航行体典型空化器多相流CFD分析[J];弹箭与制导学报;2005年01期
19 赵新华;孙尧;安伟光;莫宏伟;;超空泡航行体控制问题研究进展[J];力学进展;2009年05期
20 孟庆昌;张志宏;刘巨斌;;海洋环境扰动对水下航行体超空泡形态的影响[J];弹道学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 易文俊;熊天红;王中原;;带尾翼高速航行体的水动力布局结构设计[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
2 易文俊;张木;陈志华;谭俊杰;;水下高速航行体测速技术研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
3 陈瑛;鲁传敬;陈鑫;潘展程;;空泡流计算的线性与非线性湍流模式比较[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
4 赵静;张嘉钟;魏英杰;王聪;;空化器阻力特性影响因素分析[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
5 马琳;祁江涛;俞圣杰;;水下高速航行体空泡外形的近似计算[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田广平;超空泡运动体壳体结构稳定可靠性分析与优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吕瑞;超空泡航行体动力学建模与姿态机动鲁棒控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 吕瑞;超空泡航行体动力学建模与姿态机动鲁棒控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 周景军;通气超空泡流动及航行体流体动力数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 胡晓;水下航行体空泡流数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 蒋运华;水中超空泡流及航行体弹道特性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 熊永亮;水下高速航行体超空泡减阻特性研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 贾力平;空化器诱导超空泡特性的数值仿真与试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 赵新华;水下超高速航行体动力学建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 龚博致;空泡流现象的非平衡分子动力学模拟和机理研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周浩磊;水下高速航行体发射系统的设计及超空泡流场特性研究[D];浙江理工大学;2012年
2 王雨;水下高速航行体航向控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 陈岩;空化增益在超空泡武器上的应用[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 王峰;某小比例超空泡射弹模型试验[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 宋建国;基于反馈线性化的超空泡航行体控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 陈超倩;水下垂向运动超空泡航行体流场特性数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 李凝;超空泡减阻技术研发项目风险管理研究[D];南华大学;2011年
8 张永攀;水下高速航行体控制系统研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 赵利娜;水下高速航行体系统建模与仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 万小辉;超空泡流动稳定性及其控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 刘洪宇;时速超100海里未来舰船包在气泡里[N];辽宁日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978