翼型水下航行器的控制系统设计

摘要：

[目的]为了使水下机器人在水下正常工作,必须有一个稳定的载体——水下航行器.要进行长期、稳定、可靠的水下环境监测,水下航行器应具有一定的灵活性和隐蔽性,并且能够稳定可控.[方法]课题组对比已有的水下航行器性能,参考四旋翼无人机的控制特点,模仿蝠鲼造型,设计了一款翼型水下航行器.建立了动静坐标系,求出了水下航行器的空间运动方程,并针对欠驱动系统进行了船体分析,制作了控制系统结构图,根据控制需要选用PID控制算法进行了适当优化.为了验证设计效果,课题组等比例制作了一个翼型水下航行器,并进行了实验水池和户外的运行测试.[结果]艏摇阶跃响应在10 s时由2 rad旋转至4.8 rad,5 s～10 s之间的波动可忽略;PID控制器的阶跃响应能够实现较快速的收敛,大约需要8 s,基本达到了设计要求.[结论]设计的水下航行器具有一定隐蔽性,PID控制方法能对水下航行器实现控制,但PID控制方法对传感器的要求较高,所以运动控制器有进一步提升空间,后期将继续研究.

关键词：翼型水下航行器、控制系统、运动建模

所属期刊栏目：54

分类号：U664.3(船舶工程)

资助基金：江苏省高等学校大学生创新创业重点项目202212056011Z

在线出版日期：2023-10-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共3页

页码：133-135