基于水洞實(shí)驗(yàn)的通氣超空泡航行體的控制研究.pdf

1、水下航行體運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著航行速度的增加，其表面受到的水的黏性阻力迅速增加，最終會(huì)成為限制航行體速度提高的最主要因素。近年來，超空泡減阻技術(shù)的迅速發(fā)展證明可以很好地解決這一難題。超空泡主要有自然超空泡和通氣超空泡兩種，兩類空泡的特征基本相同。而當(dāng)航行體與水流的相對(duì)速度不高時(shí)，不能形成完整的自然空泡。因而此次水洞實(shí)驗(yàn)中主要針對(duì)通氣超空泡的特性進(jìn)行控制研究，并設(shè)計(jì)LPV反演控制算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，利用現(xiàn)有的理論

2、知識(shí)建立數(shù)學(xué)模型，但無論是空化器上的水動(dòng)力還是航行體尾部與空泡間的相互作用力，其所受的力和力矩系數(shù)都是非定常的，這使得超空泡航行體的動(dòng)力學(xué)建模比較困難，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)也不完全成熟，所以我們預(yù)先建立一個(gè)較為理想情況下的控制模型。
　　其次，構(gòu)建重力式水洞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制造、設(shè)備的安裝和設(shè)備的編程或調(diào)試等工作。其中實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制造包括水洞蓋板、航行體模型及電機(jī)固定裝置的制造;設(shè)備的安裝包括伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器及控制器電路的焊接

3、安裝，加壓通氣設(shè)備的安裝，流量及壓力檢測設(shè)備的安裝;設(shè)備的編程調(diào)試包括與驅(qū)動(dòng)器和控制器相關(guān)的上位機(jī)軟件的編程調(diào)試，流量及壓力檢測設(shè)備的調(diào)試，記錄空化過程的高速攝像機(jī)的調(diào)試等。
　　然后，針對(duì)上述水洞實(shí)驗(yàn)所得的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析所得結(jié)論對(duì)最初建立的理論模型進(jìn)行改進(jìn)，在改進(jìn)后的模型基礎(chǔ)上，把系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成子系統(tǒng)級(jí)聯(lián)的形式，通過對(duì)滑行力的建模，將原來的非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)矩陣仿射依賴于可測時(shí)變參數(shù)的LPV系統(tǒng)。結(jié)合LPV系統(tǒng)自身