水下滑翔机多点探测能耗最低路径的规划方法

摘要：

作为一种有前途的海洋现象自主观测平台,水下滑翔机通过调节自身净浮力和姿态实现空间运动.由于低能耗的驱动方式,水下滑翔机非常适合执行长期海洋探测任务.针对水下滑翔机的多点探测任务,本文提出一种能耗最低路径的规划方法.首先,建立了滑翔机整机动力学模型,推导了单剖面滑翔运动能耗模型.基于仿真结果,采用多项式拟合方法确定了滑翔机的能耗、航程、控制参数值和目标下潜深度之间的近似函数表达式.在运动路径给定条件下,研究了滑翔机能耗与剖面数之间的关系.在此基础上,将多点探测任务的路径规划抽象为旅行商问题(Traveling salesman problem,TSP),并基于遗传算法给出了该问题的求解方法.数值算例表明,该路径规划方法可有效降低滑翔机在执行多点探测任务时所需能耗.

关键词：水下滑翔机、动力学分析、能耗模型、路径规划、遗传算法

所属期刊栏目：59

分类号：TH113

资助基金：国家自然科学基金;清华大学“水木学者”计划资助项目

在线出版日期：2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：156-166