水下航行器机动性优化设计的模型研究

基于水下航行器纵向扰动方程和分离式水动力数学模型 ( MMG分离模型 ) ,推导了操纵性与鳍舵升力系数和鳍舵距浮心的距离之间的关系 ,在此基础上提出了一种水下航行器机动性优化的新模型。这种模型和传统的模型相比的优越性在于它最终给出的不是确定的鳍舵形状 ,而是在一定条件下可调的鳍舵形状 。

基于航向控制系统的船舶动态避碰机理

为探索航速矢量变化与船舶避碰之间的动态变化规律(避碰机理),研究了结合船舶领域和速度障碍等方法的静态避碰机理,确定了不考虑船舶改向运动过程与周围环境变化前提下,本船可避让所有物标的航速矢量区间;建立了基于模糊自适应比例积分微分(PID)控制和船舶运动方程的航向控制系统,再现船舶改向过程中的航速矢量非线性变化;基于静态避碰机理和航向控制系统研究了船舶动态避碰机理,求解了符合船舶操纵运动过程的动态避碰改向区间.研究结果表明,在开阔水域随机设置的多物标环境中,可得到符合航速矢量非线性变化的动态避碰改向区间集合[-90°,-72°]、[31°,47°]、[62°,79°],受动态船舶主要影响形成改向范围为(-72°,31°)、(79°,90°]的碰撞航向区间,符合船舶操纵运动对改向避碰的影响规律,可为实现船舶避碰辅助决策、自动避碰和动态避碰路径规划提供基础理论和方法.

多自由度无人船系统建模

本文通过对多自由度下无人船的运行情况分析,提出了多自由度的无人船建模方法,主要是通过分析建立无人船的六自由度的MMG分离型模型,并依次减少一个自由度,推导出了其五自由度、四自由度与三自由度下的数学运动模型,解决了无人船在各个自由度下的建模问题。在建模时依次讨论了各个自由度下无人船舵、螺旋桨、粘性流体动力的力与力矩模型,以及其受到的风、浪、流的干扰模型,得出了比较完整统一的各个自由度船体数学运动模型。

船间效应影响下的船舶操纵运动仿真

为更好地研究船间效应影响下的船舶操纵运动问题,采用MMG建模思想,将船间效应力及力矩的通用公式叠加到操纵运动方程中.在此基础上,结合PD航向控制和欠驱动航迹控制算法,研究发生船间效应时舵对船舶的控制问题,并应用Matlab进行仿真.结果表明,一定条件下,船间效应对船舶运动的影响可用舵进行控制.