10.2.3　垂直面俯仰和升沉联合控制

10.2.3　垂直面俯仰和升沉联合控制

由于当航行器高速行驶时，隧道式推进器所能提供的推力将大大降低，因此仅使用隧道式推进器难以控制深度。考虑到航行器的深度或高度一旦发生变化，俯仰角就会随之变化，反之亦然，因此在航行器高速行驶时，将俯仰和升沉控制相结合，以补偿隧道式推进器的推力减小。在这种情况下，所需俯仰角可以设计为航行器纵荡速度的函数：

式中　θT——目标俯仰角；

kθ——待调整的正参数；

Δz——深度偏差；

u——航行器喘振速度；

θ0——航行器静平衡时的俯仰角。

由于俯仰角的变化通常与深度的变化相关联，且两者相互影响，因此目标俯仰角是与带有比例参数kθ深度变化有关的比例控制输出，根据海上试验的工程经验和航行器中推力器系统的性能选择0.8 m／s为速度阈值。

当航行器低速行驶（u＜0.8 m／s）时，隧道式推进器通常能提供所需的推力，因此不会将目标俯仰指令发送到运动控制。根据控制准则（10.2），可以得到升沉控制器的输出。由于航行器通常设计为正浮力，升沉控制的最终输出可通过以下方式获得(https://www.daowen.com)

f3=K3·u3+ΔP

其中ΔP为正浮力。

随着纵荡速度的增加，垂直隧道推力的减小和退化将会越来越严重，因此垂直隧道推力在深度控制中的作用将会大大削弱，因此，航行器尾部主垂直推进器的俯仰控制输出将会对此进行补偿，因此控制输出最终表示为

其中

式中α1，α2，β可以根据经验手动调节。垂直面俯仰和深度联合控制的框图如图10.5所示。

图10.5　垂直面俯仰和深度联合控制