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混合驱动水下滑翔机动力学建模与海试研究 被引量：19
1
作者 王树新 刘方 +3 位作者 邵帅 王延辉 牛文栋 吴芝亮 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期19-27,共9页
从能量的角度出发,引入黎曼几何和仿射联络,基于微分几何理论建立混合驱动水下滑翔机动力学微分几何模型。基于上述模型,分析混合驱动水下滑翔机系统驱动方式、姿态调节方式及其航行过程中所受外部力与力矩作用,同时针对目前所研制的混... 从能量的角度出发,引入黎曼几何和仿射联络,基于微分几何理论建立混合驱动水下滑翔机动力学微分几何模型。基于上述模型,分析混合驱动水下滑翔机系统驱动方式、姿态调节方式及其航行过程中所受外部力与力矩作用,同时针对目前所研制的混合驱动水下滑翔机纵垂面"之"字形剖面滑翔运动进行数值模拟分析,得到控制输入量与混合驱动水下滑翔机运动特性之间关系,并将数值模拟结果与南海试验数据进行对比,验证了该动力学微分几何模型的有效性,为改善混合驱动水下滑翔机系统设计及其动力学行为预报提供参考依据。 展开更多
关键词 混合驱动水下滑翔机 微分几何 动力学建模
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混合驱动水下滑翔机自噪声测量及分析 被引量：9
2
作者 刘璐 肖灵 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第4期132-139,共8页
[目的]混合驱动水下滑翔机是一种融合了传统自主式无人潜航器(AUV)和水下滑翔机(AUG)驱动方式的新型水下航行器。为研究混合驱动水下滑翔机自噪声的噪声源分布及基本特征,[方法]首先进行自噪声采集系统的设计与研制,并在消声水池中进行... [目的]混合驱动水下滑翔机是一种融合了传统自主式无人潜航器(AUV)和水下滑翔机(AUG)驱动方式的新型水下航行器。为研究混合驱动水下滑翔机自噪声的噪声源分布及基本特征,[方法]首先进行自噪声采集系统的设计与研制,并在消声水池中进行噪声分析实验。以2016年8月南海某海域1 000 m深度范围内的观测数据为研究对象,通过分步运转法,得到实航下滑翔机平台不同工作状态下的自噪声数据。[结果]试验分析与研究结果表明,设计和研制的自噪声采集系统工作稳定,在滑翔工作模式下水下滑翔机的机械噪声对自噪声的贡献最大,500 Hz以上的高频段时自噪声与浮力调节单元工作密切相关,在1 kHz达到峰值。[结论]所得结论对水下滑翔机减振降噪措施的实施和性能的改进可提供一些指导。 展开更多
关键词 混合驱动水下滑翔机 自噪声 数据采集 减振降噪
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混合驱动水下滑翔机水动力参数辨识 被引量：8
3
作者 牛文栋 王延辉 +2 位作者 杨艳鹏 朱亚强 王树新 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期813-822,共10页
与传统水下滑翔机相比,混合驱动水下滑翔机可以分别利用头部的浮力驱动单元和机身尾部的螺旋桨推进单元进行驱动从而实现不同形式的运动,具备低功耗、长航程、良好机动性等特点,具有广泛的应用前景.准确的动力学模型以及精确的水动力参... 与传统水下滑翔机相比,混合驱动水下滑翔机可以分别利用头部的浮力驱动单元和机身尾部的螺旋桨推进单元进行驱动从而实现不同形式的运动,具备低功耗、长航程、良好机动性等特点,具有广泛的应用前景.准确的动力学模型以及精确的水动力参数是实现混合驱动水下滑翔机控制系统设计以及精确导航的基础.在混合驱动水下滑翔机动力学模型已知的前提下获得准确的水动力参数是本文主要研究的问题.本文以天津大学研制的混合驱动水下滑翔机"海燕"作为研究对象,提出一种在有限航行参数条件下,基于大数据统计分析的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和参数辨识相结合来获取混合驱动水下滑翔机的水动力参数的方法.即首先建立滑翔机的动力学模型,推导出稳态数据与所求水动力参数的关系;然后采用CFD的方法得到其升力系数,根据大量稳态纯滑翔实验数据,结合大数据统计分析,辨识出其剩余水动力参数;最后,根据混合驱动模式下的实验数据辨识出与螺旋桨相关的参数,从而得到其整套的水动力参数.该方法不仅结合了CFD方法具有获取复杂外形结构航行水动力的特点,而且可以有效利用大量现场实验数据,因而能够更加准确地辨识其实际运动.通过运动仿真与试验对比,验证了该辨识方法的正确性和有效性,对滑翔机的研究具有指导意义. 展开更多
关键词 混合驱动水下滑翔机 CFD 参数辨识 运动仿真 海试试验
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混合驱动水下滑翔机变翼系统研究 被引量：4
4
作者 张艺腾 张明明 +1 位作者 王延辉 张宏伟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第6期1-8,共8页
基于混合驱动水下滑翔机对变翼功能的实际需求,设计了平面2自由度连杆机构,以实现机翼展弦比和后掠角的变化。通过运动学正解分析,验证了变翼系统的变体功能。通过运动学位置逆解分析,求解了输出电机角位移与输出杆位姿的关系,并进一步... 基于混合驱动水下滑翔机对变翼功能的实际需求,设计了平面2自由度连杆机构,以实现机翼展弦比和后掠角的变化。通过运动学正解分析,验证了变翼系统的变体功能。通过运动学位置逆解分析,求解了输出电机角位移与输出杆位姿的关系,并进一步获得了变翼系统工作空间。通过基于原型样机的试验研究与性能测试,验证了变翼方案的可行性。最后,基于计算流体力学方法,对混合驱动水下滑翔机变翼策略进行研究,分析了机翼展弦比和后掠角对水下滑翔机不同工作模式下航行性能的影响,并确定了最佳变翼方案。 展开更多
关键词 混合驱动水下滑翔机 变翼策略 航行性能 复数矢量法 闭环矢量法
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基于逆模型的混合驱动水下滑翔机垂直面控制 被引量：1
5
作者 白乐强 邢建生 唐元贵 《计算机测量与控制》 2015年第10期3357-3360,共4页
混合驱动水下滑翔机(Hybrid—driven underwater gliders,HDUGs)是集无人自治水下机器人(automomous underwater ve—hicles,AUVs)和水下滑翔机(autonomous underwater gliders,AUGs)于一体的新型水下机器人;由于HDUGs是非线性、强耦合... 混合驱动水下滑翔机(Hybrid—driven underwater gliders,HDUGs)是集无人自治水下机器人(automomous underwater ve—hicles,AUVs)和水下滑翔机(autonomous underwater gliders,AUGs)于一体的新型水下机器人;由于HDUGs是非线性、强耦合,且受到海流、结构不确定等因素的影响,为了克服这些问题,针对混合驱动水下机器人工作在混合模式下,对其垂直面提出了一种基于逆模型和滑模控制的非线性控制方法,该方法将原始系统解耦为两个单人单出的线性系统,仿真结果证明了该方法具有良好的控制性能,而且对外界扰动具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 混合驱动水下滑翔机 非线性控制 垂直面控制 逆模型 滑模控制
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