混合驱动水下滑翔机水动力参数辨识

与传统水下滑翔机相比,混合驱动水下滑翔机可以分别利用头部的浮力驱动单元和机身尾部的螺旋桨推进单元进行驱动从而实现不同形式的运动,具备低功耗、长航程、良好机动性等特点,具有广泛的应用前景. 准确的动力学模型以及精确的水动力参数是实现混合驱动水下滑翔机控制系统设计以及精确导航的基础. 在混合驱动水下滑翔机动力学模型已知的前提下获得准确的水动力参数是本文主要研究的问题. 本文以天津大学研制的混合驱动水下滑翔机“海燕” 作为研究对象,提出一种在有限航行参数条件下,基于大数据统计分析的计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD) 和参数辨识相结合来获取混合驱动水下滑翔机的水动力参数的方法. 即首先建立滑翔机的动力学模型,推导出稳态数据与所求水动力参数的关系;然后采用CFD 的方法得到其升力系数,根据大量稳态纯滑翔实验数据,结合大数据统计分析,辨识出其剩余水动力参数;最后,根据混合驱动模式下的实验数据辨识出与螺旋桨相关的参数,从而得到其整套的水动力参数. 该方法不仅结合了CFD 方法具有获取复杂外形结构航行水动力的特点,而且可以有效利用大量现场实验数据,因而能够更加准确地辨识其实际运动. 通过运动仿真与试验对比,验证了该辨识方法的正确性和有效性,对滑翔机的研究具有指导意义.      

基于逆运动学分析的混合驱动机构的优化综合

对混合驱动七杆机构压力机进行了逆运动学分析,以此为基础,根据机械式压力机典型的深拉伸工艺曲线,分两步对该混合驱动压力机进行了优化设计,并给出了优化实例.     

混合驱动水下滑翔器滑翔状态机翼水动力特性

将水下滑翔器和水下自航行器两者功能集合于一身,提出了一种新概念混合驱动水下滑翔器.采用计算流体力学方法对混合驱动水下滑翔器滑翔状态下机翼对滑翔经济性和稳定性的影响进行了数值模拟研究.正交试验表明,其滑翔经济性受机翼弦长影响最为显著;滑翔器的稳定性受机翼的后掠角影响最为显著;对4个具体模型在0°~20°攻角的进一步的数值模拟表明,机翼的位置主要影响滑翔稳定性,对滑翔经济性影响较小.滑翔器在6°左右攻角航行时,具有最大的升阻比.研究为混合驱动水下滑翔器的设计提供了理论指导和参考.     

混合驱动可控六杆机构的优化综合

采用逆道运动学综合混合驱动可控六杆机构,建立综合的目标函数,利用MATLAB6.5中Optim ization工具箱获得综合结果。     

精确实现给定轧迹的混合驱动五杆机构

建立了混合驱动五杆机构实现轨迹的数学模型，并对该混合驱动五杆机构进行了逆运动学分析；以可控原动件加速度波动最小为目标函数，运用最优化方法，综合得到了混合驱动五杆机构的各杆长尺寸和伺服电机的转角函数。     

二自由度混合驱动机器实时在线误差补偿实验

针对混合驱动压力机的工作特点，以变结构控制策略为基础，提出基于逆运动学理论的混合驱动压力机运动控制实时在线误差补偿的运动控制方法，并开发控制软件，分别对混合驱动压力机实验机构无载和有载工况的实验结果进行对比．结果表明，滑块理想位移曲线与误差实时在线补偿得到的滑块实际位移曲线吻合度很好，经过误差补偿得到的机构最大拉深位移误差无载时仅为0．9％，而有载时误差为3．1％．说明实时在线误差补偿运动控制理论对混合驱动机构的运动误差补偿是有效的，其控制精度、快速响应和稳定性都达到运动控制的要求．     

混合驱动可控机构的研究现状及发展趋势

阐述了混合驱动可控机构的研究背景、国内外研究现状、归纳了目前混合驱动可控机构研究中关键问题的解决方法，比较了各方法的优缺点。提出了混合驱动可控机构的进一步研究方向，亟待解决问题。预测了其发展趋势和应用前景。     

基于逆运动学分析的混合驱动机构的优化综合

对混合驱动七杆机构压力机进行了逆运动学分析，以此为基础，根据机械式压力机典型的深拉伸工艺曲线，分两步对该混合驱动压力机进行了优化设计，并给出了优化实例。     

混合驱动可控机构速度特性

对影响混合驱动可控机构速度特性的参数进行了分类：结构参数、可调参数、可控参数；得到了不同参数对机构速度输出特性的影响趋势，找出了其中的敏感参数。利用这些结论对混合驱动可控机构进行综合时，可大大减少优化设计的盲目性；提高优化效率。