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1、無人水下航行器懸停過程分析與仿真宋保維，張國振，曹永輝(西北工業(yè)大學航海學院，陜西西安710072)AnalysisandSimulationofUUV’SHoveringProcessSONGBao—wei，ZHANGGuo—zhen，CAOYong—hui’(SchoolofMarineEngineering。NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：通過對無人水下航行器懸停過程的分析，要求，另外一個主要原因是無人水下航行器懸停的和對懸停過
2、程中運動進行的研究，建立了無人水下關鍵技術還不成熟。隨著科學技術的突飛猛進，一航行器懸停的縱向運動方程，并運用Matlab中的仿些與水下航行器相關的技術領域，如新材料、計算機真模塊Simulink對懸停過程進行仿真。通過對仿控制、水下精確導航與定位和水下通訊技術等取得真結果的分析，得出無人水下航行器懸停過程的基了長足的進步，一些可懸停的無人自主水下航行器本運動規(guī)律。不斷被研究開發(fā)出來。關鍵詞：無人水下航行器；懸停方式；過程仿真由于無人水下航行器懸停過程是從一種高速可中圖分類號：TP242控狀態(tài)到航速基本為零的懸停狀
3、態(tài)，這一過程中控文獻標識碼：A制力的平穩(wěn)過渡對航行器懸停過程中的穩(wěn)定性至關文章編號：1001—2257(2012)12—0056—03重要，因此對無人水下航行器懸停過程進行分析和Abstract：Inthispaper，hoveringprocessof仿真是非常必要的。UUVhadbeenanalyzed．Theresearchonmotion1無人水下航行器的懸停方式ofUUV’Shoveringprocesshadbeendonehere．Andlongitudinalequationofmotionofho
4、vering1．1多推進器動態(tài)平衡式懸停processhadbeenestablished．Themotionofhove—無人水下航行器多推進器動態(tài)平衡式懸停，是ringprocesshadbeensimulatedbysimulation通過在無人水下航行器上加裝多個推進器，通過控moduleofMatlab，whichwasabusinesscomputing制系統(tǒng)控制推進器的啟動與關機或改變推進器的方software．Byanalyzingthesimulationresults，the向來實現(xiàn)。現(xiàn)有的可懸
5、停的無人水下航行器主要采basiclawofhoveringprocessmotionisgot．用這種方式。OdysseyIV無人自主水下航行器采Keywords：UUV；hoveringpattern；process用了4個1600r／min，平均能提供200N的力推進simU】ation器。其中2個推進器橫向貫通航行器體，分別布置于航行器的頭部和尾部。還有2個推進器安裝在可旋轉(zhuǎn)的機械臂上，使推進器布置于航行器主體外部。0引言機械臂布置在航行器形體中心，可盡可能減少巡航時的回轉(zhuǎn)力矩。當航行器巡航時，側(cè)邊的2個推
6、進隨著能源危機加劇，人類對海洋資源的開發(fā)將器定位到縱向，為航行器提供動力；當需要懸停時，會延伸到更遠更深的區(qū)域。隨著人類對海洋研究的側(cè)邊的2個推進器就會在控制電機的控制下旋轉(zhuǎn)，不斷深入，有很多方面的研究，尤其在海底地形測定位到豎直方向上，為航行器提供向上的推力，來抵繪、海洋探測等方面，需要水下航行器具有可定點懸消航行器的負浮力，使航行器懸停于水中。停的能力。相對于常規(guī)的魚雷型的無人水下航行1．2重浮力平衡式懸停器，懸停式AUV的發(fā)展緩慢，一是由于通過航洋探無人水下航行器重浮力平衡式懸停方式受啟發(fā)測船結合ROV系統(tǒng)可
7、實現(xiàn)部分定點探測與觀察的于潛艇在水中的懸停。潛艇懸停也稱為懸浮，是潛收稿日期：2012—09—06艇水下重要停泊方式之一。潛艇在水下懸停操縱是·56·《機械與電子}2012(12)人水下航行器懸停過程分基于阿基米德原理_1]，其原理看起來非常簡單，但在水下航行器懸停主要通過改變仿生撲翼的撲動規(guī)實際應用中很難實現(xiàn)重浮力的平衡。因為重浮力平律，使撲翼推進裝置產(chǎn)生能夠平衡負浮力的垂向力，衡是一種非穩(wěn)定平衡，外界環(huán)境稍有變化就會打破。并能夠消除懸停過程中出現(xiàn)的不平衡力矩。無人水潛艇懸浮控制系統(tǒng)是潛艇操縱技術中的具有高技術下
8、航行器懸停流程如圖1所示。含量的控制技術。這種懸停方式具有非常好的控制航行器自噪聲和降低航行器水下懸停時工作功率的能力。重浮力平衡式懸?？刂葡到y(tǒng)的小型化和模塊化，將是以后懸停式水下航行器懸停控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。t1．3仿生撲翼式懸停在自然界中，有一些生物如蜜蜂、海龜?shù)染哂歇殘D1無人水F航行器懸停流程特的懸停方式，它們可以隨心所欲地懸停在空中或2．1坐標系的選
