胡锦晖　胡大斌　肖剑波

摘 要： 在强机动条件下，水下航行器运动模型的解算可能会出现分岔、突变和多解等现象，对应于水下航行器的运动会出现失稳现象。针对这一问题，采用系统稳定性、稳定性判别及分岔等理论，以及解算高维非线性系统的延拓算法，研究了各项参数对水下航行器高速运动稳定性等非线性特性的影响，求出了产生分岔等危险情况的数值解。研究结果对水下航行器的实际操作控制可提供有益指导。

关键词： 水下航行器； 高速机动； 非线性系统； 延拓算法

中图分类号： TN711.4?34； E925.66 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）20?0128?04

Abstract： Under the condition of strong maneuvering， the phenomena of bifurcation， saltation and multiple solutions may occur to the resolving of underwater vehicle motion model， corresponding to the motion of underwater vehicle， an unstable phenomenon may appear. To solve this problem， the influence of various parameters on the stability of underwater vehicle in high speed is studied according to the theories of the system stability， stability identification and bifurcation， as well as continuation algorithm for high?dimension nonlinear systems. The numerical solution of the bifurcation and other dangerous situations was obtained. The research results can provide a useful guidance for practical operation control of underwater vehicle.

Keywords： underwater vehicle； high?speed maneuvering； nonlinear system； continuation algorithm

随着水下航行器复杂程度及自动化程度的提高，对其设计和使用提出了更高的要求。如何提高操纵人员的操纵水平，使航行器得到有效的控制，不仅关系到航行器执行各项任务的效率，更关系到各种装置及人员的安全。水下航行器运动模型是非线性微分方程。在强机动条件下，解算运动模型可能会出现分岔、突变和多解等现象，对应于航行器实际运动会出现失稳现象，这是很危险的。水下航行器在大倾角下进行空间高速机动时，操舵引起的纵倾角、横倾角大致与航速的平方成正比，而潜深的变化正比于航速的立方，这些反应到模型中都是变量间的非线性关系。高速回转时的水下航行器还存在“突然横滚”的问题。因此，水下航行器在水下高速机动时，不可避免地随之产生较大的纵倾角变化，水下航行器的深度也随之剧烈改变，从而带来航行安全性隐患[1]。……