水下滑翔机质心测量系统研究

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1、分类号学号M201270322学校代码10487密级硕士学位论文水下滑翔机质心测量系统研究学位申请人：李璇学科专业：机械电子工程指导教师：傅晓云副教授答辩日期：2015年5月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonCenterofMassMeasuringSystemforSea-gliderD.Candidate:XuanLiMajor:MechatronicEngineeringSupervisor:Associat

2、eProf.XianyunFuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人郑重声明，本学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果的总结。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本人将承担本声明引起的一切法律后果。学位论文作者签名：日期：2015年4月30日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的

3、规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容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和汇编本学位论文。保密□，在____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名指导教师签名：日期：2015年4月30日日期：2015年4月30日华中科技大学硕士学位论文摘要随着我国对海洋领域探索的不断深入，水下滑翔机这类自主式水下航行器也得到了广泛的应用。水下滑翔机是通过调节自身浮力大小和质心位置来实现无动力水下航行的，质心位

4、置（轴向位置和径向质偏）的高精度测量，对于提高水下滑翔机航行的稳定性和可控性等方面具有重要作用。由于水下滑翔机的内部结构非常复杂，其质心位置的理论值与真实值相差较大。因此需要为水下滑翔机研制专门的质心测量系统，并对其进行相关的研究首先根据水下滑翔机质心测量要求及其技术指标，分析了现有的质心测量技术，并结合水下滑翔机自身的外形特点，采用了一种有效且精度较高的测量方法，设计了方便可行的测量方案，根据所确立的测量方法，应用模块化思想设计了水下滑翔机质心测量装置，并且基于LabVIEW环境编写质心测量系统软件.其次分析水下滑翔机质心测量不确定度的来源，并以此为依据建立不确定度数

5、学模型，通过对其不确定度的分析可知：称重传感器分布距离（轴向分布距离与径向分布距离）越大，测量结果的误差也越大；测量过程中的旋转角度在某一特定值时测量误差最小，当小于该特定值时测量误差急剧增大，当大于该特定值时测量误差会小幅增加。再次从实际测量出发，通过研究质心测量系统中各坐标系的旋转变换过程得到了非水平状态下质心坐标在各个坐标系中的换算关系，再对非水平状态下的测量装置进行受力分析，得到称重传感器的测量值与不同坐标系下质心坐标的换算关系。通过联立求解矩阵方程，得到了非水平状态下基于三点质心测量法的质心测量算法。最后搭建了试验平台通过标定试验可知，所设计的水下滑翔机质心测

6、量装置能够满足各项性能指标，再通过对质心轴向位置和径向偏心距的测量试验，验证了不确定度分析得出的结论同时也验证所提出的非水平状态下质心测量算法的正确性。关键词：水下滑翔机，质心测量，三点测量法，不确定度，非水平状态I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofexploringontheMarineareas，sea-gliderwhichisonekindofAUG(AutonomousUnderwaterGlider)havebeenappliedcomprehensively.Sea-glidercanunpoweredunde

7、rwaternavigatebyadjustitsownbuoyancyandcenterofmass.So,it'simportanttomeasurethecenterofmassaccuratelyforimprovingthestabilityandcontrollabilityofsea-glider.Duetotheinternalstructureofthesea-gliderisverycomplex,thequalitydistributionisseriouslyuneven.Therefore,itneedstode