水下航行器動力學仿真.pdf

1、水下航行器是一種工作于水下的極限作業(yè)機器人，又稱水下機器人。水下環(huán)境惡劣危險，人的潛水深度有限，而水下機器人卻可以潛入水中代替人進行修理及開采的工作，可以說水下機器人已經(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動學方程，并對水下航行器的運動進行一系列仿真，來驗證動力學模型的正確性，對航行器在水下的運動情況做出一定探索。論文的主要工作和成果有:
　　1.通過對潛艇的操縱性技術的研究，結合工程

2、實際，系統(tǒng)地分析了影響水下航行器的運動的各種因素，建立了水下航行器的六自由度非線性動力學模型。此模型考慮了航行器的橫滾調節(jié)裝置，平移調節(jié)裝置以及浮力調節(jié)裝置，并且加入了螺旋槳轉矩對模型運動的影響，較符合工程實際，對同類航行器的設計及研究具有參考價值。
　　2.通過經(jīng)驗公式近似計算獲取其水動力導數(shù)，并與流體動力學仿真軟件得到的水動力導數(shù)對比，選取更為精確的數(shù)值進入動力學的仿真。并且分析了當前獲取水動力導數(shù)方法的優(yōu)缺點，以及它們使用的

3、理論方法。
　　3.通過計算機軟件對上面建立的航行器運動方程進行仿真。本文采用四階的龍格庫塔算法，經(jīng)驗證，采用四階的龍格庫塔解法不僅結果精確，而且較之同類的其它算法來說，錯誤率大大降低。論文分別從水平面、縱垂面以及三維空間進行了仿真，全面研究了模型的動力學特性。
　　4.現(xiàn)有的數(shù)學模型多過于簡單，忽略了各自由度運動之間的耦合影響，而水下航行器的各自由度之間多具有明顯的耦合特征，這對于一些高要求的場合來說是非常危險的。本論文將