唐熊辉，李玉生，秦子明，杨玉婉，谢超杰

(1.海军装备部沈阳局驻葫芦岛地区军事代表室，辽宁 葫芦岛 125004；2.武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430205；3.华中师范大学，湖北 武汉 430079；4.武汉理工大学 汽车工程学院，湖北 武汉 430070)

0 引 言

水下航行器得到了越来越多的应用。此类航行器在水下工作时，运动速度较低，导致其舵效很低[1]，这就需要依靠其他的惯性调节系统来调节其运动姿态，因此，水下航行器，尤其是大型的水下航行器，一般都设计有多个压载水舱以及对应的压载水系统控制方案。压载水系统是低速水下航行器调整运动姿态的重要装置，作为一个惯性调节系统，它根据传感器监测到的航行器实时运动状态，发出相应指令，由压载水系统控制水舱注、排水以改变自身质量、质心位置，将惯性力与力矩作用于航行器来实现航行器位置和姿态的调整[2–5]。

传统方式下的低速水下航行器运动姿态惯性调节系统的设计过程费时费力，需要大量投入，故开发相关的参数化软件非常重要，能够在系统方案的早期设计阶段对不同的航行器运动姿态调节系统进行快速评估[6]。针对当前相应软件的开发比较分散、不够系统化的背景，本文采用多领域建模的方法，建立水下航行器六自由度运动模型以及惯性调节系统中水、气、控制器动力学模型，实现了航行器空间运动与其惯性调 节系统的耦合动力学联合仿真。

1 水下航行器六自由度运动模型的建立

1.1 水下航行器六自由度运动方程

水下航行器运动过程中的2 种坐标系（固定坐标系和运动坐标系），如图1 所示。……