水面小尺度浮动平台动力学特性与姿态稳定控制研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9页 |
| 1 绪论 | 第20-37页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第20-21页 |
| 1.2 水面浮式平台的国内外发展现状 | 第21-29页 |
| 1.2.1 水面无人武器平台国内外发展现状 | 第22-25页 |
| 1.2.2 水面浮式结构物国内外发展现状 | 第25-28页 |
| 1.2.3 姿态稳定平台国内外发展现状 | 第28-29页 |
| 1.3 水面小尺度浮动平台相关技术研究进展 | 第29-34页 |
| 1.3.1 浮式平台的水动力响应特性研究进展 | 第30-31页 |
| 1.3.2 姿态稳定平台动力学分析研究进展 | 第31-33页 |
| 1.3.3 稳定平台姿态控制研究进展 | 第33-34页 |
| 1.4 本文研究内容及行文安排 | 第34-37页 |
| 2 水面小尺度浮动平台系统方案设计与分析 | 第37-47页 |
| 2.1 水面小尺度浮动平台系统特性与方案设计 | 第37-41页 |
| 2.1.1 浮动平台系统组成与工作原理 | 第37-39页 |
| 2.1.2 浮动平台结构方案 | 第39-41页 |
| 2.2 浮式姿态稳定平台设计 | 第41-44页 |
| 2.2.1 姿态稳定平台原理 | 第41-42页 |
| 2.2.2 姿态稳定平台自由度分析 | 第42-44页 |
| 2.3 水面小尺度浮动平台分析方法 | 第44-46页 |
| 2.4 本章小结 | 第46-47页 |
| 3 柔性连接的小尺度浮动平台扰动响应分析 | 第47-76页 |
| 3.1 波浪扰动理论 | 第47-53页 |
| 3.1.1 波动基本方程与边界条件 | 第47-48页 |
| 3.1.2 波浪理论 | 第48-50页 |
| 3.1.3 势流理论与莫森方程 | 第50-53页 |
| 3.2 浮动平台模型简化与坐标系定义 | 第53-54页 |
| 3.2.1 小尺度浮动平台模型简化 | 第53-54页 |
| 3.2.2 坐标系定义 | 第54页 |
| 3.3 小尺度浮动平台的水动力学模型 | 第54-63页 |
| 3.3.1 平台主体的受力分析 | 第54-58页 |
| 3.3.2 浮囊受力分析 | 第58-61页 |
| 3.3.3 弹性力分析 | 第61-62页 |
| 3.3.4 浮动平台动力学方程 | 第62-63页 |
| 3.4 小尺度浮动平台的扰动响应特性 | 第63-67页 |
| 3.4.1 频域扰动响应 | 第63-66页 |
| 3.4.2 时域扰动响应 | 第66-67页 |
| 3.5 结构参数对浮动平台扰动响应的影响规律 | 第67-74页 |
| 3.5.1 连接件刚度的影响规律 | 第68-70页 |
| 3.5.2 浮囊直径的影响规律 | 第70-72页 |
| 3.5.3 系统质心的影响规律 | 第72-74页 |
| 3.6 本章小结 | 第74-76页 |
| 4 浮式稳定平台的空间刚柔耦合动力学特性 | 第76-107页 |
| 4.1 坐标系建立及变换矩阵 | 第76-78页 |
| 4.2 姿态稳定平台的运动学分析 | 第78-85页 |
| 4.2.1 运动学位置逆解 | 第79-80页 |
| 4.2.2 运动学位置正解 | 第80-81页 |
| 4.2.3 速度雅可比矩阵 | 第81-83页 |
| 4.2.4 可达工作空间分析 | 第83-84页 |
| 4.2.5 数值计算 | 第84-85页 |
| 4.3 姿态稳定平台的刚体动力学模型 | 第85-92页 |
| 4.3.1 姿态稳定平台的动能和势能 | 第85-89页 |
| 4.3.2 系统的刚体动力学方程与简化 | 第89-90页 |
| 4.3.3 数值计算 | 第90-91页 |
| 4.3.4 惯性参数的变化规律 | 第91-92页 |
| 4.4 姿态稳定平台的空间刚柔耦合动力学模型 | 第92-106页 |
| 4.4.1 坐标系建立 | 第93页 |
| 4.4.2 支链动力学方程 | 第93-98页 |
| 4.4.3 系统约束关系 | 第98-100页 |
| 4.4.4 系统空间刚柔动力学方程与求解 | 第100-102页 |
| 4.4.5 连杆弹性对系统姿态稳定性能的影响 | 第102-106页 |
| 4.5 本章小结 | 第106-107页 |
| 5 水面浮动平台的姿态稳定控制策略设计 | 第107-126页 |
| 5.1 姿态稳定系统构建 | 第107-111页 |
| 5.1.1 伺服电机数学模型 | 第108-110页 |
| 5.1.2 姿态测量系统设计 | 第110-111页 |
| 5.2 滑模变结构控制的基本理论 | 第111-113页 |
| 5.2.1 滑模变结构控制原理 | 第111-112页 |
| 5.2.2 滑模控制中抖振问题的分析 | 第112-113页 |
| 5.3 浮动平台的自适应滑模控制器设计 | 第113-119页 |
| 5.3.1 状态空间模型 | 第114-115页 |
| 5.3.2 自适应滑模控制器设计 | 第115-117页 |
| 5.3.3 姿态稳定性能仿真研究 | 第117-119页 |
| 5.4 基于非线性干扰观测器的积分滑模控制器设计 | 第119-125页 |
| 5.4.1 非线性干扰观测器设计 | 第120-121页 |
| 5.4.2 积分滑模控制器设计 | 第121-122页 |
| 5.4.3 姿态稳定性能仿真研究 | 第122-125页 |
| 5.5 本章小结 | 第125-126页 |
| 6 水面浮动平台实验设计与验证 | 第126-157页 |
| 6.1 浮动平台总体系统设计 | 第126-128页 |
| 6.2 浮动平台子系统设计 | 第128-134页 |
| 6.2.1 浮式姿态稳定平台设计 | 第128-129页 |
| 6.2.2 姿态稳定系统硬件设计 | 第129-131页 |
| 6.2.3 姿态稳定系统软件设计 | 第131-133页 |
| 6.2.4 浮囊系统设计和适用特点分析 | 第133-134页 |
| 6.3 水面浮动平台的水动力学特性实验 | 第134-143页 |
| 6.3.1 缩比模型基本原理 | 第135-136页 |
| 6.3.2 浮动平台的缩比模型设计 | 第136-137页 |
| 6.3.3 实验设备和测量仪器 | 第137-138页 |
| 6.3.4 模型布置与工况设计 | 第138-139页 |
| 6.3.5 实验结果分析 | 第139-143页 |
| 6.4 浮动平台的实验室稳定跟踪实验 | 第143-150页 |
| 6.4.1 摇摆实验台的设计 | 第144-145页 |
| 6.4.2 静态稳定精度测试实验 | 第145-146页 |
| 6.4.3 实验室动态稳定实验 | 第146-148页 |
| 6.4.4 带负载姿态稳定实验 | 第148-149页 |
| 6.4.5 实验室目标捕获实验 | 第149-150页 |
| 6.5 浮动平台的水面稳定与跟踪实验 | 第150-155页 |
| 6.5.1 水面自由稳定实验 | 第151页 |
| 6.5.2 水面姿态稳定能力测试实验 | 第151-152页 |
| 6.5.3 水面动态稳定实验 | 第152-154页 |
| 6.5.4 水面目标捕捉实验 | 第154-155页 |
| 6.6 本章小结 | 第155-157页 |
| 7 总结及展望 | 第157-160页 |
| 7.1 本文的工作总结 | 第157-158页 |
| 7.2 本文的创新点 | 第158-159页 |
| 7.3 后续工作展望 | 第159-160页 |
| 致谢 | 第160-161页 |
| 参考文献 | 第161-170页 |
| 附录 | 第170-171页 |
