本文關(guān)鍵詞：淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器運動學(xué)分析與模擬仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種新型的,兼具了水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,簡稱AUV)和水下滑行器(Autonomous Underwater Glider,簡稱AUG)技術(shù)優(yōu)點的無人自治水下機器人,淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器能夠在大尺度范圍內(nèi)對廣闊海域進行長時間的連續(xù)實時觀測,同時也能在特定海域內(nèi)對具體目標點實施精細搜索。大尺度長時間的海洋觀測要求淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器具有盡可能低的水動綜合阻力以提高能量利用效率延長能源供給時間;特定海域的精細勘測則要求該滑翔器具備滿足任務(wù)要求的機動性能和一定的航速。特殊的多任務(wù)要求決定了淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器不僅能通過浮力驅(qū)動方式完成長時間的低速剖面滑翔運動,也能夠啟用螺旋槳推進方式完成定深搜索和快速機動任務(wù)。為了能夠預(yù)測該滑翔器在上述兩種工作模式下的運動性能,本文首先根據(jù)現(xiàn)有的“Sun Glider200”淺海型水下滑翔器建立了其專屬完整的動力學(xué)模型,并利用MATLAB數(shù)學(xué)工具搭建的數(shù)學(xué)模型完成了該滑翔器在不同工作模式下的典型運動性能仿真計算。然后,鑒于該滑翔器在大部分時間內(nèi)的運動屬于勻速穩(wěn)態(tài)運動,為了更加有針對性的分析動作控制結(jié)構(gòu)對滑翔器穩(wěn)態(tài)運動的影響,基于穩(wěn)態(tài)運動假設(shè),同時利用Lab VIEW 3D picture模塊和Solid Works軟件聯(lián)合搭建虛擬三維動態(tài)仿真平臺,在輸出響應(yīng)曲線的基礎(chǔ)上利用虛擬視覺技術(shù)直觀形象的展示滑翔器隨輸入控制參數(shù)變化而發(fā)生的運動改變,幫助工程人員更好的理解淺�；旌蟿恿ψ灾魉禄杵鞯倪\動模式從而能夠持續(xù)完善系統(tǒng)性能。最后,經(jīng)過水池試驗、湖域?qū)嶒灪秃Ｓ驅(qū)嶒灥膶嶋H測試,驗證了模擬仿真計算的正確性。
【關(guān)鍵詞】：淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器 動力學(xué)建模 運動性能仿真 LabVIEW 3D
【學(xué)位授予單位】：國家海洋技術(shù)中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 國外水下滑翔器綜述8-10
• 1.2.2 我國水下滑翔器現(xiàn)狀10-12
• 1.3 研究內(nèi)容及實際應(yīng)用價值12-15
• 1.3.1 溫躍層、近淺海觀測特點與觀測需求12-14
• 1.3.2 水下滑翔器動力學(xué)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 研究目標與創(chuàng)新點15-17
• 第二章 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器功能與結(jié)構(gòu)17-29
• 2.1 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器使用領(lǐng)域與基本布局17-20
• 2.1.1 設(shè)計功能要求與工作流程17-19
• 2.1.2 設(shè)計方案與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局19-20
• 2.2 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器主要結(jié)構(gòu)單元20-26
• 2.2.1 總體外形20
• 2.2.2 耐壓殼體20-22
• 2.2.3 浮力驅(qū)動單元22-24
• 2.2.4 俯仰調(diào)節(jié)單元24-25
• 2.2.5 螺旋槳推進單元25-26
• 2.3 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器整體壓力綜合測試裝置26-27
• 2.4 綜述27-29
• 第三章 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器動力學(xué)模型研究29-47
• 3.1 運動學(xué)模型的建立29-34
• 3.1.1 坐標系與矢量定義29-33
• 3.1.2 運動方程組及其簡化33-34
• 3.2 外力及外力矩分析34-42
• 3.2.1 粘性流體力及力矩34-39
• 3.2.2 流體慣性力及慣性力矩39-40
• 3.2.3 螺旋槳推力40
• 3.2.4 總重力、總浮力及穩(wěn)定力矩，控制浮力及力矩，俯仰控制力矩40-42
• 3.2.5 滑翔器總外力和力矩42
• 3.3 動力學(xué)模型建立42-47
• 3.3.1 動量定理42-43
• 3.3.2 角動量定理43-47
• 第四章 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器運動仿真分析47-61
• 4.1 動力方程參數(shù)確定及典型運動模擬47-56
• 4.1.1 方程物理參數(shù)確定與水動力系數(shù)選取47-49
• 4.1.2 數(shù)值求解流程與滑翔器典型運動仿真49-56
• 4.2 淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器穩(wěn)態(tài)運動操縱性能分析56-59
• 4.3 滑翔器穩(wěn)態(tài)運動綜述59-61
• 第五章 基于LABVIEW的淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器虛擬仿真研究61-71
• 5.1 水下滑翔器SOLIDWORKS裝配體嵌入LABVIEW 3D PICTURE61-62
• 5.2 仿真系統(tǒng)應(yīng)用界面與功能62-65
• 5.3 基于MATHSCRIPT節(jié)點的穩(wěn)態(tài)動力學(xué)方程虛擬仿真65-71
• 第六章 實驗室測試及海域?qū)嶒?/span>71-79
• 6.1 引言71
• 6.2 水池試驗和水動力參數(shù)獲取及驗證71-72
• 6.3 開闊水域測試72-79
• 6.3.1 湖域?qū)嶒?/span>72-74
• 6.3.2 海域?qū)嶒?/span>74-79
• 第七章 設(shè)計總結(jié)與前景展望79-81
• 參考文獻81-84
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明84-85
• 致謝8

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  本文關(guān)鍵詞：淺海型復(fù)合驅(qū)動水下滑翔器運動學(xué)分析與模擬仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：404082