常壓潛水裝具運動建模與求解

王志博，孫剛

(復旦大學力學與工程科學系，上海200433)

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常壓潛水裝具運動建模與求解

王志博，孫剛

(復旦大學力學與工程科學系，上海200433)

摘要:針對指導潛水裝具的水下操縱控制和性能設計的問題，建立潛水裝具的水下運動與控制動力學模型，根據潛水裝具的布置特點建立可動質量、附加質量、水動力和控制力的表述關系式。編制仿真計算程序，對典型水下運動進行計算機仿真。結合動力學模型迭代優化計算，優化總布置參數，并給出優化計算結果。通過對直航、回轉、關節運動等典型運動狀態的建模計算，顯示選定的設計參數使得裝具具有良好的控制能力，同時具有直航穩定性能和回轉性能，可完成水下各種作業活動。

關鍵詞:常壓潛水裝具;運動建模;控制參數;數值仿真;多體運動;附加質量

對水下環境中使用的ROV和AUV等水下探測和作業裝備，建立合理和完備的運動控制模型不僅有助于水下的作業活動，而且增強潛水器應對突發情況的能力。Fossen［1］在其專著中詳細闡述了控制理論和動力學模型應用于水下探測設備的原理和方法，Chin［2］建立了適用于控制一種多推進器的ROV控制模型，Eng等［3］采用系統辨識的方法確認了控制系統必備的流體動力系數矩陣，減少了流體性能試驗周期。應當針對不同外形、總體布置和任務需求的水下ROV和AUV，基于空間運動控制方程應建立不同的控制仿真平臺［4－9］。常壓潛水裝atmospheric diving suit(ADS)(又稱為硬質潛水服)不同于常規的水下探……