潜器全方位推进器控制系统

成果拥有单位：哈尔滨工程大学

成果简介：

在海洋开发和海洋工程中，潜器要执行各种复杂的使命，因而应具备良好的操纵性能，随着潜器的潜水深度不断增加，潜器的小型化、轻量化变得日益重要。常规潜器通常由若干个推进器产生多个方向的推力，来满足对潜器的推进和操纵性能的要求，但这样布置推进器，推进器重量比重增大，使得潜器内部的布置受到局限，螺距调节式全方位推进器则能解决上述矛盾。螺距调节式全方位推进器是一种在桨叶旋转一周的过程中，通过桨叶螺距角的周期性变化，使其不仅产生与桨轴平行的轴向推力，也能在侧向产生推力的特种推进器。因此，一个或两个螺距调解式全方位推进器就可使潜器不仅实现轴向运动，而且可以实现横向运动和垂直运动，从而能实现潜器在三维空间的运动，有利于潜器的小型化、轻量化，使潜器结构和强度得到优化。因此，研究潜器螺距调节式全方位推进器的控制机理和工程实现技术具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

本项目提出了潜器螺距调节式全方位推进器控制系统技术方案并进行了结构方案设计；推证给出了螺距调节系统运动学正解和反解方程，进行了控制系统建模研究，在此基础上进行了螺距调节式全方位推进器水动力性能建模研究；完成了全方位推进器螺距调节控制系统和主轴电力推进控制系统设计；设计完成了带有螺距调节式全方位推进器的潜器的位姿控制策略；实现了螺距调节式全方位推进器物理仿真系统，并对首尾带有螺距调节式全方位推进器的潜器位姿控制半物理仿真系统进行了仿真试验研究。

本项目主要突破了螺距调节式推进器全方位推力矢量建模技术、推力矢量广义反解方程、螺距调节控制系统实现技术、潜器首尾桨协调控制等关键技术。本项目取得的主要研究成果有：在国内首次给出了潜器螺距调节式全方位推进器控制系统技术方案；首次给出了螺距调节系统运动学正、反解方程；首次给出了潜器螺距调节式全方位推进器控制系统数学模型；首次给出了动静转盘匹配式螺距无级调节传动装置实现技术；设计实现了全方位推进器原理样机；集成实现了潜器全方位推进器物理仿真系统；设计实现了潜器全方位推进器控制系统软件。

本项目已通过黑龙江省国防科学技术工业办公室鉴定，鉴定结论为国际先进、国内领先水平。拥有自主知识产权，专利号：ZL200610010578.0，ZL200710071664.7，ZL200710071665.1，ZL200710072690.1，ZL200710071666.6，ZL200810064564.6，ZL200810064565.0，ZL200910073043.1等。