混合驱动水下滑翔器系统设计与仿真分析

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1、万方数据分类号工￡242UDC621学校代码10147密级公开硕士学位论文混合驱动水下滑翔器系统设计与仿真分析TheDesignandSimulationAnalysisofHybridUnderwaterGlider作者姓名孙婉轩指导教师申请学位工程领域赵丽娟教授工程硕士机械工程研究方向机电液系统仿真与应用辽宁工程技术大学万方数据关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宝王墨整丕太堂有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宝王墨堇丕太堂保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容

2、编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：一≥生蝴3一导师签名：Ⅵ中年易月I)日Ⅶ}够年舌月／少日万方数据致谢岁月弹指间，光阴如流水，两年的研究生生涯即将结束。值此毕业之际，回首两年的求学历程，对那些引导我、帮助我、激励我的人，我心中充满了感激。首先要感谢导师赵丽娟教授，论文从选题到写作定稿，都倾注了赵老师大量的心血。在我攻读硕士研究生期间，深深受益于赵老师的关心、爱护和谆谆教导。她作为老师，点拨迷津，让人如沐春风；作为长辈，关怀备至，让人感念至深。能师从赵老师，我

3、为自己感到庆幸，在此谨向赵老师表示我最诚挚的敬意和感谢!同时，我要感谢所有教导过我、关心过我的老师，实验室的师兄弟们，机械研12．4班的全体同学，感谢你们两年来的关怀与陪伴，支持与帮助。感谢天津深之蓝海洋设备科技有限公司，这个刚刚成立不久的年轻的大家庭，感谢人力李总给我提供了这个实习岗位，这段宝贵的实习经历不仅成就了我的论文选题，也将对我以后的人生产生至关重要的影响。最后，还需要特别感谢的是我的父母。父母的养育之恩无以为报，他们是我十多年求学路上的坚强后盾，在我面临人生选择的迷茫之际，为我排忧解难，他们对我无私的爱与照顾是我不断前进的动力。万方数据摘要混

4、合驱动水下滑翔器是水下自航器(AUV)与水下滑翔器(UWG)的结合，集二者优点于一身，主要用于海洋环境的检测。在AUV模式下，依靠螺旋桨推进器可以实现快速航行，具有操纵性好、反应速度快、定位和航迹精准的优点。在滑翔模式下，节约能源、效率高，通过浮力驱动系统实现自身净浮力的周期性变化及滑翔器的纵剖面滑翔运动；通过姿态调整系统实现重心位置的周期性变化及滑翔器航行姿态的俯仰和横滚调整。本文研究的混合驱动水下滑翔器主要用于海洋温跃层剖面测量，首先参照现有产品和功能目标，将复杂的滑翔器系统进行模块化处理，分析了滑翔器机械和控制系统的整体布局。其次对滑翔器耐压壳体进

5、行了详细的设计计算，并利用有限元分析软件ANSYS对耐压壳体最危险段进行了强度和屈曲分析，验证了其耐压特性与承载性能。然后对滑翔器的航行系统(包括浮力驱动系统、姿态调整系统和螺旋桨推进系统)进行了分析与设计，对滑翔器的控制系统进行了分析并对姿态调整系统的PID控制进行了仿真分析。最后对滑翔器的机翼进行了优化设计，并用流体分析软件CFX进行优化前后机翼的对比分析，验证了优化后的机翼具有更好的水动力特性。关键词：混合驱动水下滑翔器；耐压壳体；有限元；增量式PID控制；机翼优化设计万方数据AbstractHybridunderwatergliderisadmi

6、nistrationunderwatervehicle(AUV)andunderwaterglider(UWG)，whichisintegratingthestrongpointofboth，mainlyusedinthedetectionoftheMarineenvironment．UnderthemodeofAUV，relyonthepropellerquicknavigationCancometrue，ithastheadvantageofgoodmaneuverability，fastresponsespeed，positioningandtra

7、ckingprecision．Intheglidemode，itisenergysaving，highefficiency，throughthebuoyancydrivensystemitrealizedownnetbuoyancyofthecyclicalchangesandgliderslongitudinalglidingmovement；Throughtheattitudecontrolsystemtoimplementtheperiodicchangeofcenterofgravityposition，realizetheglidersnavi

8、gationofpitchandrollattitudecorrection．I