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《水下高速航行體控制系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、水下高速航行體控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)摘要水下高速航行體采用超空泡技術(shù)將航行體包裹在空泡內(nèi)，其所受阻力將大大減少，使得航行體在水中獲得了極高的速度。因此許多國家都投入巨資研發(fā)基于超空泡減阻技術(shù)的水下高速航行體。開發(fā)具有可控能力的超空泡航行體面臨許多難題，如超空泡航行體潛在的不穩(wěn)定、航行體與空泡間復(fù)雜的非線性接觸等。本文提出了基于DSP的水下高速航行體定深控制系統(tǒng)方案，并對(duì)水下高速航行體的數(shù)學(xué)建模、定深控制算法、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了深入研究。主要內(nèi)容如下：首先，介紹了水下高速航行體的工作原理，根據(jù)水下高速航行體的自身特點(diǎn)，討論了水下高速航行體的一般配置及可采用的幾種控制方法；
2、根據(jù)水下高速航行體的穩(wěn)定模式，提出了采用空化器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提出了基于DSP的水下高速航行體的定深控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，描述了系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能，給出了航行體的深度及空化器角度測(cè)量方法。其次，論文根據(jù)現(xiàn)有的資料，選取了合適的坐標(biāo)系，定義了航行體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，詳細(xì)分析超空泡航行體的空化器、尾部等受力情況，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用牛頓定律及相關(guān)動(dòng)力學(xué)理論建立了水下高速航行體的非線性運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)小擾動(dòng)理論及假設(shè)條件將航行體的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化處理。再次，根據(jù)水下高速航行體的線性數(shù)學(xué)模型，分析了水下高速航行體的開環(huán)特性。設(shè)計(jì)PID控制器并進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，當(dāng)有擾動(dòng)存在時(shí)，PID控
3、制器控制效果不理想。根據(jù)模糊控制適應(yīng)性強(qiáng)和PID控制穩(wěn)態(tài)誤差小等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來設(shè)計(jì)了適合本系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)PID控制器，將航行體的實(shí)時(shí)深度與給定深度的誤差以及誤差的變化率進(jìn)行了合理的分級(jí)，并根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)曲線設(shè)計(jì)了模糊控制規(guī)則，用模糊自適應(yīng)PID控制器用以改善航行體的控制性能，提高系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)響應(yīng)。仿真結(jié)果顯示設(shè)計(jì)的模糊自適應(yīng)PID控制器與一般PID控制器都能滿足系統(tǒng)要求。但具有干擾情況下，模糊自適應(yīng)PID控制器具有較強(qiáng)魯棒性。最后，對(duì)定深控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件部分詳細(xì)論述了DSP主控電路、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、邏輯控制電路、供電電路等主要電路的設(shè)計(jì)。軟件部分，介紹了系統(tǒng)的整體程序設(shè)計(jì)，
4、給出了程序流程圖，分別對(duì)模糊自適應(yīng)PID程序、舵機(jī)位置雙環(huán)控制程序、通信中斷程序、數(shù)據(jù)采集中斷程序進(jìn)行了說明。通過測(cè)試，舵機(jī)的響應(yīng)速度和精度滿足了系統(tǒng)的要求。關(guān)鍵詞：水下高速航行體：DSP2812；深度控制；模糊自適應(yīng)PID水下高速航行體控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)ABSTRACTUnderwatervehiclewithsupercavitatingtechnologywhichiswrappedbycavityandthedragisreducedgreatlygetshigll·speed．Manycountrieshaveinvestedlargelyinsupercavitatingdr
5、agreductiontechnology．Therearemanydifficultchallengestodevelopcontrollable，maneuveringsupercavitatingvehicles，suchaStheunstabledynamicofsupercavitatingvehicles，theinherentlynonlinearinteractionforcesbetweenvehicleandcavity．ThedepthcontrolprogramofbaSedonDSPofunderwaterhigll·speedvehicleispresente
6、dinthispaper．Theproblemsofthemodleanddesignofdepthcontrolsystemofunderwaterhigh-speedvehicleareresearchedthoroughlyinthispaper．Themainworksdoneinthispaperarethefollows：Firstly,theworkingprincipleofunderwaterhigh-speedvehicleisintroduced，basedonthecharactersofunderwaterhi曲-speedvehicle，thewaysofsu
7、percavitatingvehicle’Scontrolandtheconfigurationofsupercavitatingvehiclearetalked．Thedepthcontrolsystemisdesignedwithcavitator笛a(bǔ)ctuator．Thefunctionofmodulesofthedepthcontrolsystemisdescribed．Themeasuringwaysofvehicle’S
