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题名斜流中水下机器人的导管桨水动力性能研究
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作者
周汇锋
吴家鸣
罗一汉
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机构
华南理工大学土木与交通学院
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2024年第4期92-97,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51979110)。
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文摘
为研究斜流对水下机器人导管螺旋桨水动力性能与流场特性的影响,本文基于计算流体力学方法,采用滑移网格技术,对某自主研发的水滴流线型柱体结构水下机器人系统模型进行数值模拟计算。结果表明,在斜流中随着斜流角度在一定范围内增加,螺旋桨产生的推力也会相应地有所增加;斜方来流会导致伴流场的不均匀性与周向速度分布不均匀。在不同的斜流角度下,螺旋桨压力云图也表现出一定的变化规律。
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关键词
水动力
计算流体力学
斜流
滑移网格
导管螺旋桨
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Keywords
hydrodynamic
computational fluid dynamics
oblique flow
sliding mesh
ducted propeller
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分类号
TV131.2
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名基于CFD水动力参数的水下机器人轨迹跟踪控制
被引量：3
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作者
罗一汉
吴家鸣
周汇锋
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机构
华南理工大学土木与交通学院
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出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2022年第3期237-245,272,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51979110)。
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文摘
[目的]旨在分析研究水下机器人水平面轨迹跟踪的问题。[方法]首先,基于水下机器人平面轨迹跟踪控制目标对机器人系统三自由度运动方程进行推导;然后,通过STAR-CCM+和ANSYS AQWA软件分别获取机器人阻力项参数和附加质量项参数,并结合机器人自身动力配置条件、计算所得的水动力参数,基于反步法和滑模控制技术对其进行控制策略设计;最后,使用该控制策略针对机器人水平面线性运动轨迹和非线性运动轨迹在Matlab/Simulink平台进行轨迹跟踪仿真计算。[结果]结果表明:水下机器人能够针对上述两类运动轨迹实现较好的跟踪效果,且螺旋桨推力变化平缓。[结论]所设计的控制器可以使水下机器人快速跟踪目标运动轨迹,并保持较好的持续跟踪效果。
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关键词
水下机器人
轨迹跟踪
滑模控制
CFD
反步法
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Keywords
underwater vehicle
trajectory tracking
sliding mode control
CFD
backstepping
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分类号
U674.941
[交通运输工程—船舶及航道工程]
U664.82
[交通运输工程—船舶与海洋工程]
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题名考虑模型偏差和时变扰动的水下机器人轨迹跟踪控制
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作者
罗一汉
吴家鸣
苏柏铭
周汇锋
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机构
华南理工大学土木与交通学院
广州市顺海造船有限公司
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2023年第24期108-115,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51979110)。
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文摘
本文针对考虑模型不确定性和时变外界环境扰动的水下机器人轨迹跟踪问题展开研究。首先基于水下机器人水平面运动学和动力学方程,结合有限时间控制方法设计一个有限时间扰动观测器用于对总扰动进行实时估计。随后基于反步滑模控制完成带扰动观测器的轨迹跟踪控制律设计,并采用二阶滤波器对虚拟控制信号进行过滤,增设滤波补偿系统用于保证滤波信号的精度。选择高增益扰动观测器和传统反步滑模控制器分别作为扰动观测器和控制器的对比项。最后在Matlab Simulink平台中进行了轨迹跟踪仿真实验。仿真结果表明,所设计的扰动观测器能够对总扰动实现快速且准确的观测估计,且水下机器人能够对目标轨迹能实现较好的跟踪效果。本文所设计的控制器可以使水下机器人快速地跟踪上目标轨迹,且相较于传统反步滑模控制器有着更小的跟踪误差。
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关键词
轨迹跟踪
模型偏差
扰动观测器
滑模控制
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Keywords
trajectory track
model uncertainty
disturbance observer
sliding mode control
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分类号
U674.941
[交通运输工程—船舶及航道工程]
U664.82
[交通运输工程—船舶与海洋工程]
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