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水下拖曳系统拖曳作业时,拖船航速变化和升沉运动使拖体深度产生较大范围变化.为补偿拖体深度变化,本文提出了由外层深度升沉补偿控制系统和内层位置伺服控制系统双层结构的水下拖曳升沉补偿系统总体设计方案,运用基于紧格式线性化的非参数模型自适应控制方法设计了系统外层深度升沉补偿控制器.仿真研究表明,应用了非参数模型自适应控制方法的水下拖曳升沉补偿系统具有良好的动态性能和抗干扰能力.