【摘 要】
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波浪滑翔器是一种新型无人海面移动观测平台,主要由水面浮体、水下滑翔体和起连接作用的系索三部分构成。依靠波浪能获得源源不断的前向推进力,依靠甲板上搭载的太阳能电池板获
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波浪滑翔器是一种新型无人海面移动观测平台,主要由水面浮体、水下滑翔体和起连接作用的系索三部分构成。依靠波浪能获得源源不断的前向推进力,依靠甲板上搭载的太阳能电池板获得电力,与传统的海洋探测设备相比,在大范围、长时间、低成本代价的海洋环境监测中具有极大优势。但目前其技术垄断于美国,破除国外的垄断,发展具有自主知识产权的波浪滑翔器对于增强我国的海洋监测能力具有重大意义。 本文首先分析了波浪滑翔器特有的工作原理与工作策略,提出了水面浮体、水下滑翔体和系索的设计要求,对波浪滑翔器的各部分进行了详细的设计并成功生产了“漫步者”原理样机和“海洋漫步者”实验样机。然后结合波浪滑翔器特有的结构组成形式,建立了符合波浪滑翔器特征的6自由度动力学模型。对方程中各项进行了逐一的分析,计算了波浪滑翔器的各项水动力学参数。利用MATLAB/Simulink软件搭建了运动仿真模型,对不同海况下整个波浪滑翔器系统的运动情况进行了仿真分析。分析了海上的风、浪、流对波浪滑翔器的运动的干扰形式并计算了干扰力与力矩,通过相应的仿真试验,分析了风与流的干扰条件下波浪滑翔器的操控性能。最后,针对波浪滑翔器的航向控制问题,设计了基于模糊PID技术的控制器,分别进行了航向控制和位置保持控制的仿真分析,并进行了水池航向控制实验。
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