潜艇的全工况操纵多模型切换控制策略研究与实现开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

潜艇作为一种重要的军事装备，其操纵性能的优劣直接关系到其作战效能的发挥。

随着现代潜艇技术的不断发展，对潜艇的机动性、隐蔽性和快速性提出了更高的要求，潜艇需要具备在各种复杂环境和工况下执行任务的能力。

传统的潜艇操纵控制方法通常基于单一模型设计，难以满足全工况下潜艇操纵性能的要求。

2. 本选题国内外研究状况综述

潜艇的操纵控制一直是国内外学者研究的热点和难点。

近年来，随着智能控制理论和技术的快速发展，多模型切换控制策略在潜艇操纵控制领域得到了越来越广泛的应用。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题主要研究内容包括以下几个方面：1.潜艇操纵运动数学模型研究：建立潜艇水平面和垂直面的非线性操纵运动数学模型，并进行线性化处理，得到适用于不同工况的线性化模型。

2.全工况操纵运动特性分析：分析潜艇在低速、高速、大攻角等典型工况下的操纵运动特性，研究不同工况下潜艇水动力系数的变化规律，为多模型切换控制策略设计提供依据。

3.多模型切换控制策略设计：针对潜艇全工况操纵的特点，设计基于工作点的多模型建模方法，并研究模型切换策略，包括切换条件、切换律等，保证切换过程的平滑性和系统的稳定性。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的研究方法。

首先，通过查阅国内外相关文献，了解潜艇操纵运动控制、多模型切换控制等相关理论基础，以及国内外在该领域的研究现状，明确研究目标和内容。

其次，建立潜艇操纵运动数学模型，包括非线性模型和线性化模型，并分析不同工况下潜艇的操纵运动特性，为多模型切换控制策略设计提供依据。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.全工况覆盖：相较于以往研究多关注单一工况，本研究将针对潜艇在低速、高速、大攻角等全工况范围内的操纵控制问题展开研究，提出更具普适性的控制策略。

2.基于工作点的多模型建模：为了更准确地描述潜艇在不同工况下的动态特性，本研究将采用基于工作点的多模型建模方法，建立多个局部模型来逼近潜艇的非线性特性，提高模型的精度和适用范围。

3.高效的模型切换策略：针对潜艇操纵的实时性要求，本研究将设计高效的模型切换策略，优化切换条件和切换律，保证切换过程的平滑性和系统的稳定性，同时尽可能减少切换次数，降低计算负担。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 王超, 王宏健, 潘光, 等. 基于多模型切换控制的auv航迹跟踪[j]. 中国造船, 2020, 61(4): 111-121.

2. 黄燕. 基于多模型切换的auv航向控制方法研究[d]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2019.

3. 孙波, 吴猛, 王鹏, 等. 基于多模型切换的欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制[j]. 控制理论与应用, 2018, 35(12): 1843-1850.