水下航行体姿态控制力矩陀螺群的控制系统设计与研究

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1、华中科技大学硕士学位论文5.1引言...............................................................................................................(65)5.2控制系统软硬件调试....................................................................................(65)5.3系统调试..................................................

2、......................................................(74)5.4姿态控制试验................................................................................................(76)5.5本章小结........................................................................................................(79)6总结与展望6

3、.1本文工作总结................................................................................................(80)6.2对后续实验工作的展望及建议.....................................................................(82)致谢..........................................................................................

4、..........(83)参考文献............................................................................................(84)附录一攻读学位期间发表的论文目录...........................................(89)VI华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题的背景与意义1.1.1课题的来源及背景本文研究课题来源于湖北省自然科学基金《基于控制力矩陀螺的水下机器人无舵运动姿态控制方法研究》（2013CFB154），并得到了上海交通大学海洋

5、工程国家重点实验室开放基金（1304）与华中科技大学中央高校基本科研业务费的支持。二十一世纪被称之为“海洋的世纪”，毫无疑问，海洋对人类生存和发展变得越来越重要，各国也愈加重视海洋资源开发与海洋权益保护。随着人类社会的进步和科学技术的发展，人类对于能源的需求日益增加，对海洋资源的开发呈现出前所未有的快速发展之势。随着工业化的发展，人类对于陆地的探索已基本完[1]全覆盖，但是人类已探索的海洋范围仅占到5%。我国有着广阔的领海及漫长的海岸线，仅南海石油储量就占全国总资源的三分之一，海洋资源的开发潜力极其巨大。海洋资源开发存在着巨大的机遇，可以让我国在国民经济、海洋科学技术与国

6、防上大有作为。国家“十二五”规划纲要指出“坚持海陆统筹，制定和实[2]施海洋发展战略，提高海洋开发、控制、综合管理能力”，将海洋资源开发和海洋权益保护上升到了国家战略层面。海洋资源开发离不开海洋工程装备，海洋权益保护同样也离不开先进的水下兵器。因此，我国必须加快海洋工程装备发展，以尽快提升海洋资源开发与保护的能力，抢占相关技术制高点。水下航行体是重要的海洋工程装备，包括各种水下作业机器人，还有现代战争利器鱼雷与潜艇等。随着人类对海洋的探索开发，水下航行体的应用领域得到了极大地扩展，对水下航行体作业功能和控制性能提出了更高的要求。水下航行体的姿态控制是其完成复杂作业任务的重

7、要条件之一，优异的姿态控制性能可以保证作业任务的顺利完成，也会扩展水下航行体的应用。因此，对水下航行体姿态控制提出了更高的要求，比如：水下作业机器人在狭窄空间作业，要求回转半径越小越好；鱼雷、潜艇等水下兵器则要求姿态控制机动1华中科技大学硕士学位论文更加敏捷与灵活；当然执行机构振动与噪声也必须满足严格的要求。本课题组在相关课题支持下提出了内置式水下航行体姿态控制执行机构原理与结构,并已开展了较丰富前期理论研究，在此基础上，本文对其控制系统进行研究与设计。1.1.2课题的目的与意义海洋蕴含丰富的资源，是重要交通运输要道，自古以来