[发明专利]一种超空泡航行体的稳态分岔控制方法

权利要求书

1.一种超空泡航行体的稳态分岔控制方法，其特征在于，其步骤为：

第一步、建立超空泡航行体的非线性动力学模型，分析水下航行体动力学特性；

第二步、利用Hopf分岔点随尾翼偏转角变化的规律进行超空泡航行体的稳态控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一步、建立超空泡航行体的非线性动力学模型包括：

以航行体头部圆盘形空化器顶端面的圆心为体坐标系原点，X轴的方向与航行体的中心轴线重合指向前，Z轴的方向垂直于中心轴线指向下，把地面系当作惯性系，航行体在纵平面内的运动；V为纵平面内航行体头部空化器的合速度，w为航行体垂直速度，其方向垂直于航行体的中心轴线指向下，θ是航行体的俯仰角，q为俯仰角速度，z为航行体的航行深度；令航行体的反馈控制器空化器偏转角δ_c和尾翼偏转角δ_e分别为δ_c＝15z-30θ-0.3q、δ_e＝k_qq，k_q为航行体俯仰角速度q的反馈增益；计算航行体所受的流体动力，得到以z、w、θ、q为状态变量，以k_q和空化数σ为可变参数的超空泡航行体动力学模型：

在上式中，a₂₂＝-4.2079CV+0.425，a₂₄＝-6.154CV+14.71V，a₄₂＝1.5154CV，a₄₄＝-1.3046CV，b₂₁＝0.6167CV²，b₂₂＝-2.8054CV²，b₄₁＝-0.7249CV²，b₄₂＝2.2406CV²，C＝0.058(1+σ)，重力加速度G＝9.81m/s²。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第二步、利用Hopf分岔点随尾翼偏转角变化的规律进行超空泡航行体的稳态控制包括：

在空化数σ处于指定范围内，超空泡航行体动力学模型方程的解能够收敛到稳定平衡点上，在此范围内航行体可稳定运动；以下为航行体稳定运动的空化数范围与控制率k_q的对应关系：

k_q＝0，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0238]；

k_q＝3，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0306]；

k_q＝4，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0323]；

k_q＝5，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0337]；

k_q＝9，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0348]；

k_q＝15，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0356]；

k_q＝20，航行体稳定运动的空化数范围：σ∈[0.0198,0.0357]；

在以上条件下，航行体能够稳定运动。