机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2011年
5期
93-100
,共8页
高富东%潘存云%杨政%冯庆涛
高富東%潘存雲%楊政%馮慶濤
고부동%반존운%양정%풍경도
矢量推进器%水下航行器%四元数法%非线性模型
矢量推進器%水下航行器%四元數法%非線性模型
시량추진기%수하항행기%사원수법%비선성모형
采用舵和矢量推进器联合进行航向控制的新型水下航行器,实现高、低速下不同航向控制方式的多种运动模式.根据其结构特点和运动特性,运用欧拉角法建立6自由度运动学模型,针对纵倾角θ=±90°时存在奇异点的问题,采用四元数法进行解决,保证任意姿态下的运动求解.基于牛顿第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推进水下航行器的6自由度非线性动力学模型,两种方法所推导的动力学模型完全一致,验证模型的正确性,并为控制系统的设计奠定基础.进一步采用四阶五级龙格-库塔积分算法进行动力学方程求解,解决水下航行器耦合非线性空间运动方程运算难和显示难的问题.通过多矢量推进水下航行器空间运动性能的计算和分析,进一步验证其运动学和动力学模型的有效性,并表明低速航行时采用矢量推进器控制航向和高速航行时采用舵控制航向可以较大地提高水下航行器的机动性能.
採用舵和矢量推進器聯閤進行航嚮控製的新型水下航行器,實現高、低速下不同航嚮控製方式的多種運動模式.根據其結構特點和運動特性,運用歐拉角法建立6自由度運動學模型,針對縱傾角θ=±90°時存在奇異點的問題,採用四元數法進行解決,保證任意姿態下的運動求解.基于牛頓第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推進水下航行器的6自由度非線性動力學模型,兩種方法所推導的動力學模型完全一緻,驗證模型的正確性,併為控製繫統的設計奠定基礎.進一步採用四階五級龍格-庫塔積分算法進行動力學方程求解,解決水下航行器耦閤非線性空間運動方程運算難和顯示難的問題.通過多矢量推進水下航行器空間運動性能的計算和分析,進一步驗證其運動學和動力學模型的有效性,併錶明低速航行時採用矢量推進器控製航嚮和高速航行時採用舵控製航嚮可以較大地提高水下航行器的機動性能.
채용타화시량추진기연합진행항향공제적신형수하항행기,실현고、저속하불동항향공제방식적다충운동모식.근거기결구특점화운동특성,운용구랍각법건립6자유도운동학모형,침대종경각θ=±90°시존재기이점적문제,채용사원수법진행해결,보증임의자태하적운동구해.기우우돈제이정률화랍격랑일방법건립다시량추진수하항행기적6자유도비선성동역학모형,량충방법소추도적동역학모형완전일치,험증모형적정학성,병위공제계통적설계전정기출.진일보채용사계오급룡격-고탑적분산법진행동역학방정구해,해결수하항행기우합비선성공간운동방정운산난화현시난적문제.통과다시량추진수하항행기공간운동성능적계산화분석,진일보험증기운동학화동역학모형적유효성,병표명저속항행시채용시량추진기공제항향화고속항행시채용타공제항향가이교대지제고수하항행기적궤동성능.
