潜艇水下悬停运动控制仿真研究.pdf

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1、第5卷第2期中国舰船研究VoI．5No．2兰Q!Q!!旦垡堑璺竺!』!!翌尘垡塑!巳垦!!塑型!垒21：垫!Q潜艇水下悬停运动控制仿真研究俞科云1戴余良2施生达：1海军装备部驻武汉地区军事代表局．湖北武汉4300642海军工程大学船舶与动力学院．湖北武汉430033摘要：为了探明潜艇水下悬停控制系统的T作原理，为其工程设计提供初步的理论基础．对潜艇水下悬停实际操纵运动情况进行分析，找出了造成潜艇悬停深度不稳定的主要原因。然后分析了潜艇悬停运动的特征．由此建立了潜艇水下悬停运动的数学模型及干扰力计算模型．并对潜艇水下悬停运动的控制进行了仿真研究。数值仿真结

2、果表明，与手动控制潜艇悬停相比，自动控制潜艇悬停能更好地控制潜艇深度。关键词：潜艇；水下悬停；数学模型；数值仿真中图分类号：U661．3文献标志码：A文章编号：1673—3185(2010)02—18一04SimulationResearchontheMotionControlofUnderwaterHoveringSubmarineYuKe-yunlDaiYu-LiaasD2ShiSheng-da21WuhanMilitaryRepresentativesOfficeofNavalArmamentDepartment，Wuhan430064，China

3、2CollegeofNavalArchitectureandPower，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，ChinaAbstract：Inordertoillustratetheprincipleofcontrolsystemforunderwaterhoveringsubmarineandpresentatheoreticalbasisfortheengineeringdesign，themajorcausesofunstablehoveringindepthwerefoundthroughanalyzi

4、ngtheactualoperationofthehoveringsubmarineinwater．Then，afteranalyzingthefeaturesofsubmarinefreefloating，themathematicalmodelandthecomputationmodelonthedisturbingforcewereestablished．andsimulationresearchesweremadeont}lecontrolofthehoveringsubmarineinwater．Thenumericalsimulationre

5、sultsshowthattheautomaticcontrolonahoveringsubmarineissuperiortothemanualcontroltoachievemoreprecisedepthofthesubmarine．Keywords：submarine；underwaterhovering；mathematicalmodel；numericalsimulation1引言潜艇是海上的主要作战兵力之一．具有强大的作战能力和威慑作用．研究潜艇的操纵控制方法。提高其隐蔽性。充分发挥潜艇的突击威力，具有重要的军事意义．水下悬停是潜艇水下停泊

6、的重要方式之一．通常是指潜艇水下航行状态停车后．经准确均衡。利用专用水舱的注、排水(不操舵)，实现潜艇无航速下深度控制的操艇方式。在潜艇操艇系统中．常称为无航速(或零航速)潜艇深度(和姿态)控制系统．或称为水下悬停深度控制系统。潜艇水下悬停的优点主要体现在[1-3】：降低潜艇噪声．提高隐蔽性，增大目标探测距离；减少用电量，延长充电间隔时间．增加水下潜航时间。由于水下悬停具有显著降低潜艇噪声、节省电能的优点．对潜艇作战有重要的实际意义。据有关资料[2，¨J．美俄等西方国家的现代潜艇均装备了水下悬停控制系统．但目前国内外公开发表的有关潜艇悬停运动研究的文献资

7、料较少。本文将通过对潜艇水下悬停运动进行分析．建立潜艇水下悬停运动数学模型．并对潜艇水下收稿日期：2009—10—30基金项目：国防预研基金资助(51414030105JBll09)作者简介：俞科云(1971一)，男，工程师，硕士。研究方向：潜艇动力。戴余良(1966一)，男，副教授，博士。研究方向：潜艇操纵与控制。E—mail：yuliangdai@163．coal第2期俞科云等：潜艇水下悬停运动控制仿真研究19悬停运动的控制进行仿真研究。2潜艇水下悬停运动特性2．1潜艇悬停运动分析水下航行的潜艇需悬停时．一般先降速到经济航行工况。在微速区经仔细均衡，

8、然后停车．再消除零升力zo、零升力矩捣以及均衡误差所引起的残存的浮力差和力矩差．