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基于泵控液压舵机的潜艇深度及纵倾控制

徐超 刘刚 徐国华 李逢园 翟云峰

徐超, 刘刚, 徐国华, 李逢园, 翟云峰. 基于泵控液压舵机的潜艇深度及纵倾控制[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 116-123. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.015
引用本文: 徐超, 刘刚, 徐国华, 李逢园, 翟云峰. 基于泵控液压舵机的潜艇深度及纵倾控制[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 116-123. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.015
XU Chao, LIU Gang, XU Guohua, LI Fengyuan, ZHAI Yunfeng. The depth and pitch control of submarines based on the pump-hydraulic servo[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 116-123. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.015
Citation: XU Chao, LIU Gang, XU Guohua, LI Fengyuan, ZHAI Yunfeng. The depth and pitch control of submarines based on the pump-hydraulic servo[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 116-123. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.015

基于泵控液压舵机的潜艇深度及纵倾控制

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.015
详细信息
    作者简介:

    徐超, 男, 1989年生, 硕士生。研究方向:水下机器人作业技术。E-mail:xuchao20080411@126.com

    通信作者:

    刘刚 (通信作者), 男, 1991年生, 博士生。研究方向:水下机器人作业技术。E-mail:735877205@qq.com

  • 中图分类号: U664.28

The depth and pitch control of submarines based on the pump-hydraulic servo

知识共享许可协议
基于泵控液压舵机的潜艇深度及纵倾控制徐超,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  针对不同工况、复杂环境下的潜艇运动控制进行研究,解决高性能潜艇的实际控制问题并将其运用于搭建实际液压控制平台。  方法  以潜艇垂直面运动为重点,设计垂直面上纵倾和深度模型的解耦控制。基于泵控液压舵机模型和潜艇垂直面运动数学模型,运用快速终端滑模控制算法,通过仿真和试验对系统进行分析。  结果  结合液压系统模型与非线性控制算法的研究论证了该系统在潜艇垂直面运动控制上的鲁棒性与可靠性。与此同时,对液压舵机滞后、振荡性进行的仿真及试验分析,也表明系统可有效降低滑模变结构控制带来的抖振问题。  结论  该系统在模拟研究潜艇的控制特性问题方面具有工程应用价值。
  • 图  1  液压舵机系统原理方框图

    Figure  1.  Schematic of hydraulic servo system

    图  2  舵机液压系统AMESIM原理图

    Figure  2.  AMESIM schematic of hydraulic servo system

    图  3  舵角响应跟踪曲线

    Figure  3.  The tracking curve of rudder angle

    图  4  滑模运动渐进稳定示意图

    Figure  4.  Asymptotic stability schematic of sliding mode motion

    图  5  滑模变结构示意图

    Figure  5.  Variable structure schematic of sliding mode control method

    图  6  滑模稳态过程示意图

    Figure  6.  The steady process schematic of sliding mode control method

    图  7  联合仿真原理框图

    Figure  7.  The system schematic of co-simulation

    图  8  正弦输入下深度跟踪曲线

    Figure  8.  The depth tracking curve for sinusoidal signal input

    图  9  正弦输入下纵倾角跟踪曲线

    Figure  9.  Pitch angle tracking curve for sinusoidal signal input

    图  10  Sigmiod输入下深度跟踪曲线

    Figure  10.  The depth tracking curve for Sigmiod signal input

    图  11  Sigmiod输入下纵倾角跟踪曲线

    Figure  11.  Pitch angle tracking curve for Sigmiod signal input

    图  12  正弦输入和参数摄动下深度跟踪曲线

    Figure  12.  The depth tracking curve for sinusoidal signal input and parameter perturbation

    图  13  正弦输入和参数摄动下纵倾角跟踪曲线

    Figure  13.  Pitch angle tracking curve for sinusoidal signal input and parameter perturbation

    图  14  Sigmiod输入和参数摄动下深度跟踪曲线

    Figure  14.  The depth tracking curve for Sigmiod signal input and parameter perturbation

    图  15  Sigmiod输入和参数摄动下纵倾角跟踪曲线

    Figure  15.  Pitch angle tracking curve for Sigmiod signal input and parameter perturbation

    图  16  系统试验结构框图

    Figure  16.  The structure schematic of system experiment

    图  17  系统试验

    Figure  17.  The image of system experiment

    图  18  半实物模拟仿真系统试验

    Figure  18.  The image of semi-physical simulation system

    图  19  现场调试控制效果曲线

    Figure  19.  The effect curves of practical experiment

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-06
  • 网络出版日期:  2017-03-13
  • 刊出日期:  2017-04-01

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