（海装上海局驻上海地区第七军代室 上海 201108）

1 引言

当前水下无人航行器（Unmanned Underwater Vehicle）在军用和民用领域飞速发展，并在工程实践中发挥着越来越重要的作用［1，2］。水下无人航行器的驱动模式主要有舵桨推进操纵、推进器推进操纵、仿生推进操纵等多种形式，其中舵桨操纵具有总体简洁、阻力性能好、可靠性高等优势，应用最为广泛［3］。舵桨操纵形式的UUV六自由度空间运动具有典型的耦合性和非线性特征，使其运动控制非常复杂［4～5］。研究UUV的运动仿真技术、建立UUV的基础运动控制方法，对UUV的设计和应用具有重要的意义［6］。

文中基于刚体的动量定理和动量矩定理得出的UUV动力学方程，结合空间运动方程，建立起UUV的六自由度空间运动的数学模型［7～8］。并针对某小型UUV概念设计阶段模型的水动力参数，基于龙格-库塔法求解微分方程，编写相应的六自由度运动仿真程序，实现对UUV空间运动的计算机仿真。采用比例-微分（PD）［9］控制方法对该UUV的速度、艏向、深度这三个基础运动进行控制［10］。通过对UUV基础运动控制的研究，可对UUV的操纵性能评估提供参考，还能够为UUV的路径规划、路径跟踪等应用研究提供底层技术支撑。

2 UUV空间运动方程

2.1 运动方程建立

研究中采用ITTC建议的用以描述水下航行器运动的坐标系［11～12］。固定坐标系O-XYZ，或称全局坐标系，原点O定在水面或水中一固定点，OX轴一般水平指向北方；OZ轴竖直指向地心，OY与OX轴和OZ轴构成右手系。运动坐标系o-xyz，或称局部坐标系，为非惯性系，坐标原点o固定航行器上某一点，ox轴指向艏正前方；……