文章标题：深海AUV无动力垂直下潜运动特性研究

文章作者：王宁^1,2,3, 谷海涛^1,2, 高浩^1,2, 冯萌萌^1,2, 邢林^1,2,3
关 键 字：深海AUV|垂直下潜|运动仿真|四元数
文章摘要：深海AUV（自主水下机器人）采用无动力下潜方式能有效节约能源，但是水平或小纵倾角姿态下潜用时较长，水平偏移大。为提高下潜速度，减小下潜偏移距离，对AUV无动力垂直下潜过程进行研究。使用四元数代替欧拉角得到AUV运动方程，并加入洋流和浮力数学模型，通过Simulink仿真模块建立AUV垂直下潜运动仿真方法，解决垂直下潜产生的姿态角解算奇异性问题。通过设置不同仿真工况，得到AUV垂直下潜运动状态量受负浮力、重浮心距离、舵角、初始纵倾角及环境扰动力的作用规律。结果表明，AUV采用垂直下潜方式，可实现较大的下潜速度，同时减小水平偏移距离；洋流扰动是垂直下潜运动产生水平偏移的主要原因；下潜深度6 000 m时，浮力变化扰动导致末端下潜速度减小30%，下潜时间增加21%。