【摘要】：人口總數(shù)的急劇增長(zhǎng)導(dǎo)致資源短缺問題的凸顯,軍事對(duì)弈從陸、空延伸至海洋,人類對(duì)于海洋的興趣愈來愈濃冽,各國(guó)海洋相關(guān)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)也在白熱化。水下航行器作為探索海洋的主要工具,與其相關(guān)的技術(shù)研究都在快速發(fā)展,特別是自主水下航行器AUV,相較于其他類型航行器具有靈活運(yùn)動(dòng)、可下潛深度大、智能控制和成本低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為水下航行器的主角。課題組以搜索水雷、監(jiān)測(cè)海底電纜為目標(biāo),期望自主研發(fā)一種四旋翼無人水下航行器。通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn),了解水下航行器的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢(shì),參考現(xiàn)有積累,本文完成了四旋翼無人水下航行器的空間運(yùn)動(dòng)模型、運(yùn)動(dòng)控制、可視化仿真的研究。首先,本文說明了四旋翼驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方法和優(yōu)點(diǎn),提出設(shè)計(jì)初衷,并對(duì)其進(jìn)行受力分析,計(jì)算了四個(gè)驅(qū)動(dòng)的推力分布公式,再加上位姿變化規(guī)律,構(gòu)建完整的空間運(yùn)動(dòng)方程。并且在Matlab的Simulink環(huán)境中搭建運(yùn)動(dòng)仿真模型,計(jì)算潛水器的位移、速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。緊接著在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)控制策略�？偨Y(jié)目前適用于水下航行器的運(yùn)動(dòng)控制方法,針對(duì)四個(gè)驅(qū)動(dòng)的對(duì)象,闡述了通過推力反解進(jìn)行控制的思路�；诮怦詈托_動(dòng)理論,先簡(jiǎn)化空間運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化,然后采用PID控制器,通過Matlab仿真,觀察控制器的效果,實(shí)現(xiàn)航行器的航速、航向和深度控制。最后搭建了一個(gè)可視化仿真平臺(tái)。一開始,借助Matlab虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱,直接實(shí)現(xiàn)可視化輸出。為了實(shí)現(xiàn)更逼真的環(huán)境模擬,利用Unity3D開發(fā)工具,構(gòu)造水下環(huán)境、渲染航行器模型、添加碰撞檢測(cè)、進(jìn)行視角設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)可視化仿真。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.941

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 嚴(yán)寧民;計(jì)及波浪效應(yīng)的水下直升機(jī)水動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)仿真[D];浙江大學(xué);2018年

2 李盼盼;水下高速航行體控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年

3 楊春;機(jī)械表三維虛擬仿真與漫游技術(shù)研究[D];廣西師范大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2532746