【摘 要】
：
水下滑翔机作为一种新型的水下监测仪器平台,具有运行时间长、适用范围广、使用成本低等优点,目前主要应用于对海洋进行大范围、长时序观测与探测。此外,水下滑翔机还可用作虚拟系泊观测设备,进行定点或定深系泊观测。与传统的系泊观测设备相比,水下滑翔机虚拟系泊成本低,部署简单,维护方便,更适合系泊观测。目前,国外对使用水下滑翔机进行虚拟系泊观测仅进行了少量探索,国内在此方面尚处于起步阶段,有大量的研究工作有待
论文部分内容阅读
水下滑翔机作为一种新型的水下监测仪器平台,具有运行时间长、适用范围广、使用成本低等优点,目前主要应用于对海洋进行大范围、长时序观测与探测。此外,水下滑翔机还可用作虚拟系泊观测设备,进行定点或定深系泊观测。与传统的系泊观测设备相比,水下滑翔机虚拟系泊成本低,部署简单,维护方便,更适合系泊观测。目前,国外对使用水下滑翔机进行虚拟系泊观测仅进行了少量探索,国内在此方面尚处于起步阶段,有大量的研究工作有待开展。为此,本文以天津大学自主研制的Petrel-Ⅱ水下滑翔机为对象,开展水下滑翔机虚拟系泊运动控制研究,主要研究成果和创新点如下:1.在分析Petrel-Ⅱ水下滑翔机动力学特性的基础上,采用牛顿-欧拉方法建立其空间六自由度运动数学模型,并考虑海流在水下滑翔机运动学上的影响,对模型进行了修正;进而结合虚拟系泊运动的动力学特性,得到水下滑翔机虚拟系泊运动的数学模型,为后续仿真分析奠定了基础。2.对水下滑翔机虚拟系泊运动干扰因素进行了分析和建模,包括初始不均衡量、壳体压缩变形、海水密度温度变化以及海流干扰等。设计了可执行虚拟系泊操作的浮力驱动系统,通过实验验证其性能,并基于实验数据,建立了浮力驱动系统回排油过程的数学模型;将虚拟系泊干扰因素与浮力驱动系统回排油模型相结合,得到可准确描述水下滑翔机虚拟系泊操作的净浮力数学模型。3.针对水下滑翔机系统的非线性、强耦合以及参数不确定性等问题,设计了基于遗传优化算法（Genetic Algorithm,GA）的BP（Back Propagation）神经网络PID自整定虚拟系泊运动控制器,并通过仿真与实验验证了控制器的有效性。
其他文献
水下滑翔机是一种新型的水下航行器,具有重量小、航程远、隐蔽性高等特点,近年来获得国际社会的广泛关注。为了观测到时间和空间尺度更为广阔的海洋现象,科研人员对水下滑翔机的操控性能、航行时间和航行里程提出了更高的要求。水下滑翔机的外形是决定水阻力和运动性能的关键因素。为此,本文以Petrel-L长航程水下滑翔机为应用对象,开展水下滑翔机的外形优化设计研究。相关研究和结论总结如下:首先,推导了水下滑翔机纵
胸主动脉腔内修复术广泛应用于主动脉夹层的治疗,但研究发现多达25.6%的主动脉夹层患者术后产生支架源性新破口（SINE）,死亡率比原发疾病更高。远端SINE会引发新的夹层,需进行二次手术。SINE的发病机理还不明确,研究发现其与支架引起的主动脉壁的力学损伤有关。本研究考虑血管壁的三维残余应力场,建立准确的数值仿真模型,对支架作用下的主动脉壁进行应力分析,并结合血管壁力学实验初步分析支架作用下主动脉
水下滑翔机作为一种水下自主航行器,因其低功耗、长航程等优点被广泛应用于海洋环境观测、军事侦察等领域。然而,由于水下滑翔机作业环境复杂,模型具有高度的非线性,难于实现高精度的运动控制,易产生诸如纵倾角振荡等干扰观测精度,甚至导致观测数据失效的现象,阻碍了水下滑翔机的应用。为此,本文以天津大学研制的Petrel 200水下滑翔机为研究对象,针对水下滑翔机纵倾角振荡问题,开展动力学建模与仿真分析,以及纵
水下滑翔机作为一种新型的海洋观测平台,通过调节自身的浮力来实现下潜上浮运动,具有航迹可控、续航长、成本低等优点。在水下滑翔机下潜过程中,耐压壳体受海水温度以及海水压力的作用会发生压缩变形,从而使其浮力减小,耐压壳体的压缩变形量直接影响水下滑翔机的浮力控制精度,分析耐压壳体在热力耦合作用下的压缩变形量,可以提升水下滑翔机的浮力控制精度,降低不必要的能源消耗,进而提升航行经济性;另一方面,耐压壳体的重
水下滑翔机作为水下探测移动平台,以其运动噪声低、续航能力强以及布放方便等优势,在海洋环境探测、海底侦察等领域有着广阔的前景。研究水下滑翔机相关理论和应用,改善工作性能有着重大意义。复杂的海洋调查和工程任务要求水下滑翔机工作过程中保持稳定的运动状态,但是海洋密度、海水压力等因素的变化会对水下滑翔机运动的稳定性造成影响。因此,本文研究了净浮力以及滑翔角变化对滑翔速度（矢量）稳定性的影响,寻找使滑翔速度
随着经济全球化趋势和现代化进程的不断加快,世界各个国家对化石能源的消耗量也在与日俱增,资源占有量成为衡量国家发展的重要因素。近几年,我国油气消耗量呈现不断增长的趋势,我国南海地区蕴藏着大量油气资源,这些待开采的油气资源大部分位于深海区域,随着“十二五”计划的开展,我国更加重视深海地区油气资源的开采。目前导管架调平技术主要以传统操作方式为主,使用专用的调平夹持器具分别对导管架四边支腿进行独立调整,经
水下滑翔机作为一种应用于海洋观测与探测的新型移动平台,能够高效地在深远海环境下完成长时序、大范围、三维连续的海洋环境信息收集任务,所以被广泛的应用于海洋国防安全和科学探索。水下滑翔机依靠自身浮力变化和姿态控制实现锯齿状的运动形式,具有低能耗、高续航能力的优势。对比国外发展成熟的水下滑翔机,国内的水下滑翔机在航程提升和节能降耗方面仍存在较大空间。由于浮力驱动系统能耗在水下滑翔机总能耗中占比最大,因此
为解决当今数字化先进制造技术条件下,以局部共轭原理为基础的弧齿锥齿轮齿面设计理论和修正方法的不足,本文开展了线接触弧齿锥齿轮数控加工方法的研究。首先建立了线接触弧齿锥齿轮齿面数学模型。然后利用数控加工技术优势对传统的切齿加工过程附加切削运动,通过建立小轮理论齿面与加工齿面比对的齿面几何拓扑偏差模型以及机床调整参数修正数学模型,求得了小轮齿面加工补偿参数。最后通过有限元接触分析和数控切削仿真对研究结
水下滑翔机以其功耗低、噪声小、航程长、续航时间长、隐蔽性高的特点,逐渐成为当前应用最广泛的水下观测平台。而由于水下滑翔机所处的海洋环境复杂多变,导致其在实际航行过程中无法实时按照预设航向进行运动。为了确保水下滑翔机具有良好的水下机动性、稳定性并保证水下滑翔机采集数据的准确性,航向控制的研究是必不可少的一项内容。本文以“海燕”水下滑翔机为研究对象,对比了内部姿态调节系统与外部尾舵调节系统的航向跟踪能
由于实际道路测试存在效率低、费用高、时间短以及危险性高等诸多问题,所以发展以计算机仿真技术为依托的自动驾驶虚拟仿真测试显得尤为重要,通过虚拟仿真测试能够有效的满足自动驾驶汽车大量的测试需求。本文研究内容是基于比亚迪唐SUV混动车辆,针对实际车辆的测试需求,搭建了高逼真的虚拟测试环境,开发了基于概率统计分布的多维度测试案例自动生成算法,可以有效地提高测试效率。主要研究内容如下:1)采用面向对象的方法