中国舰船研究
中國艦船研究
중국함선연구
CHINESE JOURNAL OF SHIP RESEARCH
2014年
2期
12-16,29
,共6页
徐正武%唐国元%邓智勇%黄道敏%黄永忠
徐正武%唐國元%鄧智勇%黃道敏%黃永忠
서정무%당국원%산지용%황도민%황영충
四元数%控制力矩陀螺%水下航行体%运动模型
四元數%控製力矩陀螺%水下航行體%運動模型
사원수%공제력구타라%수하항행체%운동모형
four-parameter%Control Moment Gyro(CMG)%Autonomous Underwater Vehicle(AUV)%motion model
针对一类以控制力矩陀螺(CMG)为姿态控制执行机构的水下航行体,考虑到其大角度机动时姿态描述矩阵可能会出现奇异的问题,建立了与其相适应的运动模型。首先,通过引入四元数来建立运动学方程,并给出四元数与欧拉角之间的关系。随后,在建立动力学方程时,将水下航行体视为由水下航行体和CMG组成的多刚体系统,并使用四元数来代替动力学方程中的欧拉角项。最后,使用龙格库塔法对所建立的模型进行仿真。仿真结果表明,所建立的模型能有效避免使用欧拉角方法建立模型时所产生的奇异问题。
針對一類以控製力矩陀螺(CMG)為姿態控製執行機構的水下航行體,攷慮到其大角度機動時姿態描述矩陣可能會齣現奇異的問題,建立瞭與其相適應的運動模型。首先,通過引入四元數來建立運動學方程,併給齣四元數與歐拉角之間的關繫。隨後,在建立動力學方程時,將水下航行體視為由水下航行體和CMG組成的多剛體繫統,併使用四元數來代替動力學方程中的歐拉角項。最後,使用龍格庫塔法對所建立的模型進行倣真。倣真結果錶明,所建立的模型能有效避免使用歐拉角方法建立模型時所產生的奇異問題。
침대일류이공제력구타라(CMG)위자태공제집행궤구적수하항행체,고필도기대각도궤동시자태묘술구진가능회출현기이적문제,건립료여기상괄응적운동모형。수선,통과인입사원수래건립운동학방정,병급출사원수여구랍각지간적관계。수후,재건립동역학방정시,장수하항행체시위유수하항행체화CMG조성적다강체계통,병사용사원수래대체동역학방정중적구랍각항。최후,사용룡격고탑법대소건립적모형진행방진。방진결과표명,소건립적모형능유효피면사용구랍각방법건립모형시소산생적기이문제。
This paper focuses on a particular type of Autonomous Underwater Vehicle(AUV)that uses the Control Moment Gyros(CMGs)for attitude control. It is noticed that the AUV may have a large attitude angle,and as a result,a proper motion model must be established to avoid the attitude description matrix singularity. To do so,the four-parameter approach is applied to establish the kinematics equation,and the relationship between four-parameter and Euler's angle is then given. When constructing the dynamics equation,the AUV is regarded as a multi-rigid-body system consisting of the AUV itself and CMGs, while Euler's angle is replaced by four-parameter. For validation,the motion model is simulated by the Runge-Kutta method. The results show that the model effectively avoids the singularity.