随着科学技术的不断进步,无人无缆自主式水下机器人(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)在海洋探索和资源开发中起着越来越重要的作用。控制技术是AUV的基础和关键技术,AUV系统模型又是AUV控制技术研究的重要内容之一。AUV的系统模型中有多种水动力参数,且这些参数有着强耦合、非线性的特征,系统模型的辨识方法在很大程度上决定系统模型的准确性。因此,研究AUV系统模型辨识方法对提高AUV运动控制性能具有重要的研究意义。本文针对AUV系统辨识方法问题,以哈尔滨工程大学水下运载器智能控制技术研究团队自主研发的“UVIC-I”号AUV为研究对象,建立了其系统模型。对所建立模型中的未知参数进行了辨识,具体研究工作如下:(1)研究系统模型刚体动力学矩阵辨识。为分析“UVIC-I”号AUV的动力学性能并为后续仿真研究提供支持,本文研究“UVIC-I”号AUV系统模型辨识问题。将系统模型分为了刚体动力学矩阵和水动力学矩阵两部分。针对刚体动力学矩阵的辨识问题,将刚体动力学矩阵分为了刚体质量惯性矩阵和刚体向心力与科氏力矩阵两部分,通过数值模拟法辨识其中未知参数。(2)研究系统模型水动力学矩阵辨识。针对水动力学矩阵的辨识问题,将水动力学矩阵分为了附加质量矩阵、水阻力矩阵、恢复力矩阵三部分。针对附加质量矩阵的辨识问题,通过经验公式推导法辨识其中未知参数的方法;针对水阻力矩阵的辨识问题,通过流体动力学分析分别辨识平移自由度和旋转自由度阻力系数。针对平移自由度阻力参数的辨识,采用相对流速的方法进行辨识。针对旋转自由度阻力矩参数的辨识,采用动参考模型的方法进行辨识;针对恢复力矩阵的辨识问题,通过对重力与浮力合力的分析辨识其中未知参数。(3)对系统模型进行单自由度验证。为给系统模型单自由度验证提供准确的推力数据,针对一次型函数推进器初始模型精度较差的问题,分析了问题产生的原因,确定了将推进器初始模型分别设置为二次型函数与三次型函数,进行推进器动力学模型辨识,对比三种不同初始模型的推进器动力学模型辨识结果。为验证本文辨识出的系统模型在单自由度上的准确性,提出了一种根据匀速运动时AUV所受阻力与速度之间关系进行验证的方法,验证了辨识得出系统模型的准确性。为提高辨识得出系统模型的准确性,研究分析误差产生的原因后,确定了取平均值的方法对辨识得出的系统模型进行修正。(4)对系统模型进行多自由度验证。为验证辨识得出的AUV系统模型在多自由度运动上的准确性,确定了在AUV系统模型与实际实验中分别输入相同控制电压对运动轨迹进行对比分析的方法,验证了辨识得出系统模型的准确性。为进一步验证本文辨识方法,采用本文系统模型与通过最小二乘法辨识得到的系统模型对比的方法,验证了本文辨识方法的准确性。