清华大学学报(自然科学版)

作者：吴青建, 吴宏宇, 江智宏, 杨运强, 阎绍泽, 谭莉杰

单位：1. 中国地质大学北京 工程技术学院, 北京 100083;<br>2. 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

关键词：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

基金：杨运强,教授,

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。

来源：2023年第1期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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