水面無人艇（Unmanned Surface Vehicle）的航跡控制對提升無人艇艇載設(shè)備偵察觀測效果以及多任務(wù)作戰(zhàn)能力具有十分重要的意義。由于受到風(fēng)、浪、流等干擾環(huán)境影響,水而無人艇將產(chǎn)生六自由度的操縱運(yùn)動,具有很強(qiáng)的非線性和隨機(jī)性。這將致使無人艇的航向航跡及姿態(tài)控制具有一定的難度,因此需要對水面無人艇建立六自由度操縱模型,更好地實(shí)現(xiàn)對無人艇的控制。采用經(jīng)典的MMG分離建模思想,依托浜本剛實(shí)提出的水平附體坐標(biāo)系,建立水面無人艇的六自由度操縱運(yùn)動方程。分析無人艇艇體、槳、舵所受的流動動力和力矩,分別建立流體慣性力模型、流體粘性力模型、螺旋槳推力模型及舵機(jī)模型�？紤]海況和氣象環(huán)境的影響,分析風(fēng)、浪作用于無人艇上的干擾力。將隨機(jī)風(fēng)簡化為定常風(fēng),建立風(fēng)的干擾力數(shù)學(xué)模型；采用傅汝德-克雷洛夫（Froude-Krylov）假設(shè),研究規(guī)則波中無人艇受到的干擾力,建立波浪的干擾力數(shù)學(xué)模型。在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立基于MATLAB/Simulink的仿真模型,并進(jìn)行典型的回轉(zhuǎn)試驗(yàn),分別分析不同海況下的無人艇的回轉(zhuǎn)情況。無人艇自主航行時(shí),在不同海況下,繪制出其航速及艏搖角的變化曲線。通過總結(jié)分析,推論出... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景和研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 國外無人艇研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)無人艇研究現(xiàn)狀
    1.3 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分類
    1.4 系統(tǒng)模型化過程及其仿真關(guān)系
    1.5 本文主要內(nèi)容
第2章 無人艇操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型
    2.1 無人艇運(yùn)動的坐標(biāo)系統(tǒng)和運(yùn)動學(xué)
        2.1.1 坐標(biāo)系統(tǒng)
        2.1.2 無人艇運(yùn)動方程式
        2.1.3 運(yùn)動參量的無因次化
    2.2 作用于無人艇上的流體動力和力矩
        2.2.1 作用于無人艇上慣性類流體動力和力矩
        2.2.2 作用于無人艇上粘性類流體動力和力矩
    2.3 螺旋槳及主機(jī)特性計(jì)算
        2.3.1 有界形式的四象限螺旋槳工作特性
        2.3.2 螺旋槳處推力減額系數(shù)和伴流系數(shù)的計(jì)算
        2.3.3 螺旋槳工作特性曲線的解析形式
        2.3.4 無人艇主機(jī)工作特性
    2.4 作用于舵上流體動力和力矩
        2.4.1 考慮無人艇、螺旋槳對舵的干涉時(shí)正壓力FN的計(jì)算
        2.4.2 舵有效來流速度及有效沖角的計(jì)算
        2.4.3 舵力及力矩中其它舵系數(shù)計(jì)算
        2.4.4 舵機(jī)特性計(jì)算模型
第3章 無人艇運(yùn)動的干擾力數(shù)學(xué)模型
    3.1 風(fēng)的干擾力數(shù)學(xué)模型
        3.1.1 作用于無人艇上的平均風(fēng)壓力和力矩計(jì)算
    3.2 波浪干擾力數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 規(guī)則波的數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 波浪干擾力和力矩的計(jì)算
第4章 水而無人艇PID航向控制
    4.1 PID控制原理
        4.1.1 PID控制器的參數(shù)整定
    4.2 PID航向控制仿真系統(tǒng)
第5章 水面無人艇模型運(yùn)動特性仿真
    5.1 水面無人艇仿真模型
    5.2 仿真實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 無人艇旋回試驗(yàn)
        5.2.2 無人艇PID航向控制
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 剩余阻力系數(shù)的回歸公式的系數(shù)及冪次
附錄B 螺旋槳推力和轉(zhuǎn)矩Chebyshev多項(xiàng)式系數(shù)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]大風(fēng)浪中船舶航向優(yōu)選方法探討[J]. 熊云峰,毛筱菲.  世界海運(yùn). 2005(01)
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碩士論文
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[3]波浪中船舶六自由度操縱運(yùn)動數(shù)值仿真[D]. 莫建.哈爾濱工程大學(xué) 2009
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[6]全回轉(zhuǎn)式拖輪非線性建模與仿真[D]. 李同山.大連海事大學(xué) 2007
[7]風(fēng)浪流環(huán)境中滑行艇操縱性研究[D]. 吉春正.哈爾濱工程大學(xué) 2007
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[9]船舶電力推進(jìn)裝置仿真研究[D]. 高閩娟.上海海事大學(xué) 2006
[10]船舶在大風(fēng)浪中非線性搖蕩運(yùn)動建模與仿真[D]. 李子富.大連海事大學(xué) 2004



本文編號：3515042