2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、水面無人艇(Unmanned Surface Vehicle,簡稱USV)是一種無人操作且具備自主航行能力的水面艦艇,具有高智能性、航速快、航程遠、機動性強和隱蔽性好等優(yōu)點。近年來,各國政府和研究機構出于對周邊海域的軍事、商業(yè)和科研方面的需要,加大了對無人艇相關技術的研發(fā)力度。但是,由于無人艇動態(tài)特性的非線性、隨機性、高階性、強耦合性和易受環(huán)境影響等特點,大大增加了對其研發(fā)工作的難度和危險性。因此,為了使研究者能夠準確地預測和掌握無人艇

2、的操縱運動特征,對無人艇本身的運行特性進行研究并建立相應的無人艇運動數(shù)學模型顯得尤其重要,同時,也具有重要的實際應用價值。
  本文在總結前人的船舶運動數(shù)學模型和無人艇運動的研究成果的基礎上,并結合實船試驗數(shù)據(jù),對某機構研發(fā)的9米噴水推進無人艇的六自由度運動建模與仿真進行了研究,并做出了如下工作:
  1.分析無人艇的運動學和動力學特征,討論作用在無人艇上的各種力和力矩的計算方法,并根據(jù)MMG(船舶操縱運動數(shù)學模型研討小組)

3、建模思想,建立無人艇六自由度運動數(shù)學模型。首先,針對無人艇水動力受力特點,對其進行了受力分析,按照受力性質(zhì),將實際海況中無人艇的受力分為重力、噴水推進力、流體水動力和環(huán)境干擾力。然后,針對流體水動力進行了深入地研究和討論,提出了將艇體所受的水動壓力和水動阻力合并為水動壓阻合力來統(tǒng)一計算,并利用理論公式和試驗數(shù)據(jù)擬合方法,給出了各項水動力的數(shù)學模型。介紹了噴水推進器的結構和原理,根據(jù)動能定理和動量定理,給出了噴水推進力模型,并提出了流量分

4、析法,得到了噴水口偏角和倒車斗開合度對推進力的影響。最后,根據(jù)MMG分離機理建模思想,將各模型組合為完整的噴水推進無人艇六自由度運動數(shù)學模型。
  2.根據(jù)某噴水推進無人艇的船體參數(shù),在Matlab/Simulink中建立相應的無人艇仿真運動模型,并利用實船海測數(shù)據(jù),對模型進行驗證。首先對無人艇進行介紹,并給出主要船體參數(shù)。然后,在上述數(shù)學模型的基礎上,利用Matlab/Simulink工具建立無人艇運動仿真模型,并按照實船海測的

5、試驗流程進行仿真實驗。最后,通過將仿真結果與實船海測數(shù)據(jù)進行比較,吻合度很好,驗證了本文建立的數(shù)學模型的有效性和準確性。
  3.在上述驗證仿真實驗的基礎上,對該模型進行了多種運動狀況的仿真實驗,包括:直航變速運動、主動制動/倒車運動、全速域回轉運動和環(huán)境干擾力影響下的運動仿真實驗,并根據(jù)無人艇的運動學和動力學原理,對其六個自由度運動狀態(tài)的仿真結果進行分析。分析表明:該模型的仿真結果與理論相符,與實際相近,可用于無人艇的運動性能特

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