戴敬轩 ，高 洁 ，熊囿铭

（南通理工学院电气与能源工程学院，江苏 南通 226002）

海洋牧场建设是改变海洋渔业发展模式的重要探索，也是促进海洋经济发展和海洋生态文明建设的重要举措。要实现海洋牧场建设，对海洋信息的探索与收集成为海洋经济活动中的重中之重[1]。水下航行器的出现与应用能克服水下观测中无氧、压力、水温等不利因素对水下工作的影响。本文设计的翼型水下航行器则从仿生学的角度，进一步优化了传统水下航行器中普遍存在的体积大、能耗高、灵活度低的问题，在大大缩减水下航行器成本的同时还提高了其灵活性。

1 翼型水下航行器的运动建模

1.1 坐标系建立

想要构建翼型水下航行器的运动模型，首先需明确其在三维空间中的运动情况及运行环境。将此翼型水下航行器的运动控制分为六个自由度方向上的运动，分别为：纵荡（轴向运动）、横荡（横向运动）、垂荡（垂向运动）、横摇（横倾运动）、纵摇（纵倾运动）与艏摇（偏航运动）。并将其当作一个典型刚体建立水下航行器体笛卡尔坐标系{b}[2-4]。同时，为研究其在水下环境中的位置与运行状态，特使用z轴垂直指向地心的地固坐标系{n}与水下航行器体笛卡尔坐标系{b}组成参考系，如图1所示，方便采用牛顿第二定律来对其进行运动分析。

图1 地固坐标系与水下航行器体笛卡尔坐标系

1.2 建立运动方程

由欧拉旋转定理可知，两刚体或坐标系{A}与{B}之间相对的方位每一次变化都可以用{B}在{A}中的旋转来描述。……