水下航行器動(dòng)力學(xué)仿真.pdf

1、水下航行器是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人，又稱水下機(jī)器人。水下環(huán)境惡劣危險(xiǎn)，人的潛水深度有限，而水下機(jī)器人卻可以潛入水中代替人進(jìn)行修理及開采的工作，可以說水下機(jī)器人已經(jīng)成為開發(fā)海洋的重要工具。
　　本論文將依據(jù)潛艇操縱性理論，建立水下航行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并對(duì)水下航行器的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行一系列仿真，來驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型的正確性，對(duì)航行器在水下的運(yùn)動(dòng)情況做出一定探索。論文的主要工作和成果有:
　　1.通過對(duì)潛艇的操縱性技術(shù)的研究，結(jié)合工程

2、實(shí)際，系統(tǒng)地分析了影響水下航行器的運(yùn)動(dòng)的各種因素，建立了水下航行器的六自由度非線性動(dòng)力學(xué)模型。此模型考慮了航行器的橫滾調(diào)節(jié)裝置，平移調(diào)節(jié)裝置以及浮力調(diào)節(jié)裝置，并且加入了螺旋槳轉(zhuǎn)矩對(duì)模型運(yùn)動(dòng)的影響，較符合工程實(shí)際，對(duì)同類航行器的設(shè)計(jì)及研究具有參考價(jià)值。
　　2.通過經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算獲取其水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)，并與流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件得到的水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)對(duì)比，選取更為精確的數(shù)值進(jìn)入動(dòng)力學(xué)的仿真。并且分析了當(dāng)前獲取水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及它們使用的

3、理論方法。
　　3.通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)上面建立的航行器運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行仿真。本文采用四階的龍格庫塔算法，經(jīng)驗(yàn)證，采用四階的龍格庫塔解法不僅結(jié)果精確，而且較之同類的其它算法來說，錯(cuò)誤率大大降低。論文分別從水平面、縱垂面以及三維空間進(jìn)行了仿真，全面研究了模型的動(dòng)力學(xué)特性。
　　4.現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型多過于簡(jiǎn)單，忽略了各自由度運(yùn)動(dòng)之間的耦合影響，而水下航行器的各自由度之間多具有明顯的耦合特征，這對(duì)于一些高要求的場(chǎng)合來說是非常危險(xiǎn)的。本論文將