矢量推进自主水下航行器动力学建模及仿真  被引量:9

Dynamic Modeling and Simulation of Autonomous Underwater Vehicle with Vectored Thruster

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作  者:王玉[1] 林秀桃[1] 宋诗军[1] 刘玉红[1] 张宏伟[1] 王树新[1] 

机构地区:[1]天津大学机械工程学院,天津300072

出  处:《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》2014年第2期143-148,共6页Journal of Tianjin University:Science and Technology

基  金:国家自然科学基金重点资助项目(50835006);国家自然科学青年基金资助项目(51105268)

摘  要:采用单矢量推进器进行航向控制的自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV),与采用传统的鳍舵进行航向控制的AUV相比,具有更好的低速操控性及定位精度.根据单矢量推进式AUV的特点,将AUV的推力视为螺旋桨转速及矢量推进器摆角的函数,运用Newton-Euler法建立了AUV的6自由度运动学模型和动力学模型,采用四阶五级龙格-库塔方法对单矢量推进式AUV动力学模型进行了求解,在Matlab环境下对其动力学行为进行了仿真预测,并通过水域试验验证了所建模型的正确性,为控制系统的设计奠定了基础.Compared with the autonomous underwater vehicle(AUV)equipped with rudders,the AUV with vectored thruster has better maneuverability at low velocity and can achieve more precise positioning. According to the charac-teristics of the AUV with single vectored thruster,the 6-DOF kinematic model and dynamic model of the AUV are established using Newton-Euler method. In the dynamic model,the thrust force is considered as a function of the rotational speed of the propeller and the tilt angle of the vectored thruster. Dynamic behavior of the AUV with single vectored thruster is simulated using five-level four-order Runge-Kutta method in Matlab. The dynamic model,which lays a strong foundation for designing of the control system,is verified through physical tests in lake.

关 键 词:自主水下航行器 矢量推进器 动力学模型 仿真 

分 类 号:TH113.2[机械工程—机械设计及理论]

 

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