面向水下定点探测的水下滑翔机控制参数优化

作     者：吴青建 吴宏宇 江智宏 杨运强 阎绍泽 谭莉杰 WU Qingjian;WU Hongyu;JIANG Zhihong;YANG Yunqiang;YAN Shaoze;TAN Lijie

作者机构：中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(12172188) 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2023年第63卷第1期

页      码：62-70页

摘      要：水下滑翔机依靠净浮力和姿态调节即可实现空间运动,是一种新兴的海洋探测机器人。该文面向水下定点探测任务,开展滑翔机控制参数优化方法的研究。首先,以典型水下滑翔机为研究对象,建立了整机动力学模型,同时建立了滑翔机下潜运动的能耗模型。在此基础上,利用动力学仿真获取样本点,采用四阶多项式建立了以控制参数为输入,以滑翔机到达目标深度的能耗、运动时间和水平位移为输出的代理模型。之后,将控制参数作为优化设计变量,以最小化能耗和运动时间为优化目标,利用水平位移构造约束条件,建立优化数学模型。采用代理模型参与优化迭代计算,确保优化计算效率。最后,利用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)求解上述优化问题,得到控制参数的Pareto最优解集。数值算例证明了所提出方法的正确性,可用于指导实际探测任务的控制参数配置。

主 题 词：水下滑翔机 动力学分析 水下定点探测 代理模型 控制参数优化 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.21.032

馆 藏 号：203116796...