机械工程学报

作者：吴宏宇, 牛文栋, 宋扬, 郝宇星, 王树新, 阎绍泽

单位：1. 清华大学机械工程系 北京 100084;2. 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室 北京 100084;3. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 天津 300072

关键词：水下滑翔机,动力学分析,轨迹设计,控制参数优化,运动精度；

基金：国家重点研发计划资助项目(2022YFB3403601)。

水下滑翔机作为一种低能耗海洋探测平台，近年来受到广泛关注。随着技术日渐成熟，滑翔机应用场景持续拓展。面向水下定点探测任务，受最速降线问题中物块驱动原理启发，研究了滑翔机运动轨迹创新设计方案。在水流强度较大浅水区域，滑翔机将净浮力调为较大值，获得足够速度，快速通过该区域，保证运动精度。在水流强度较弱深水区域，滑翔机将净浮力调为较小值，同时调节可动质量块位置、减小俯仰角，获得足够水平位移。在此基础上，基于动力学模型和第二代非劣排序遗传算法开展了滑翔机控制参数优化以确定最优轨迹设计方案，优化目标是最小化滑翔机到达目标探测区域的位置误差和能耗，约束条件是位置误差和运动时长不超过许用值。以“海燕II”水下滑翔机为研究对象开展仿真研究，数值算例表明，所提出轨迹设计方案比滑翔机传统工作模式更适合水下定点探测任务。

来源：2024年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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