金鴻章，吉向敏，王曉偉
哈爾濱工程大學自動化學院，黑龍江哈爾濱

摘　　　要：為了滿足日益增高的潛器穩定性的要求，探討并應用新型仿生翼來替代舵控制潛器近水面的橫搖、縱搖運動。對近水面海浪干擾力、力矩進行了數值計算，以某一小型潛器作為研究對象，建立潛器六自由度運動模型，并考慮了仿真的需要對模型進行了合理的簡化。針對系統特性設計模糊自適應ＰＩＤ控制器，并對潛器近水面運動進行仿真，仿真結果顯示該種姿態控制設計方法能很好解決潛器近水面姿態控制問題。

關　鍵　詞：潛器；仿生翼；近水面運動；綜合減搖

１　引　言
潛器在水面、近水面工作時受到海風、海浪及海流的影響，會產生較大的橫搖、縱搖及升沉運動，嚴重地影響它的正常作業，甚至還會影響到安全性，所以迫切需要研究一種控制模式來解決潛器在水面、近水面的姿態控制問題。仿生翼－零航速減搖鰭不但能在高航速下減搖而且能夠在零航速、低航速下減搖，性能明顯優于其他減搖裝置，本文以某潛器為例進行研究，提出了應用新型仿生翼－零航速減搖鰭來控制潛器的橫搖、縱搖運動。仿生翼－零航速減搖鰭與普通減搖鰭的區別［１］主要體現在運動方式和外型上。在航行狀態下，二者運動方式相同，通過調整減搖鰭的攻角大小來改變升力。當航速為零時，通過鰭在水平位置附近的上下振動來產生升力。為了產生足夠的升力，零航速減搖鰭需要在外形方面進行改進，與普通減搖鰭相比，它的面積較大，展弦比較小，鰭軸位置更接近前緣。對于普通減搖鰭來說，它周圍的流場是定常的，可以借鑒機翼的升力模型；而對零航速減搖鰭來說，流場是非定常的，所以它的受力情況比較復雜，無法完全用勢流理論求解。普通減搖鰭處于定常流中，鰭上的流體作用力可分解為沿來流方向的阻力和垂直來流方向的升力。零航速減搖鰭在非定常流中的受力情況和仿生魚尾鰭推進非常相似。目前已有學者對尾鰭推進裝置的受力進行了分析，減搖鰭受到的流體阻力可以分為形狀阻力、附加質量力和旋渦誘導力三部分。

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