拖曳式水下航行器在试验水池中模拟潜艇等航行器水下运动过程,是验证气胀式救生筏功能及性能的有效手段。本文的研究目的是开发拖曳式水下航行器速度伺服控制系统,保证在自动化条件下模拟深海航行器匀速运动的功能和性能要求。为满足水下试验需求,航行器需由拖曳绞车和复位绞车配合拖动,经过加速-匀速-减速三阶段运动,在要求的时间内以规定速度到达规定的试验位置,进行气胀式救生筏释放试验,这对控制系统快速性和准确性提出了较高要求,但系统存在水下轨道长度和系统承载拉力有限等空间和力约束,钢丝绳长度带来稳定性问题,设计一套实用的控制策略和算法,解决控制系统的快速性、准确性、稳定性和约束间矛盾,并用于实际项目开发是本文要解决的关键问题。本文首先对拖曳式水下航行器的运动特性进行分析,提出速度伺服系统的功能定义与性能指标;接着对控制对象进行数学建模,针对航行器大惯性、变负载和系统刚度不足的特点提出了双绞车协同的控制策略,利用自抗扰速度控制算法对航行体速度进行闭环控制,利用转子磁链定向矢量控制方法对提供动力的2台变频电动机进行底层控制,并在Simulink中进行全系统数字仿真。随后,进行拖曳式水下航行器速度伺服系统的工程开发,包括总体方案设计、硬件选型和软件开发、现场硬件集成与软件调试工作,在确保速度伺服系统整体运行正常的前提下,验证电动机底层控制效果和航行器速度伺服控制效果。经过现场试验验证,本文设计和开发的实际系统可满足试验功能要求和性能指标,系统功能的完备性和可靠性均得以验证,所提出的控制策略和算法可较好解决水下大负载柔性拖体的水下运动问题。本文工作的意义在于:丰富了水下柔性拖曳系统的理论研究工作,解决了实际项目的关键技术问题,保证伺服系统控制效果和项目实施安全,可发挥从理论研究到工程实践的整套流程参考作用。