水面無人艇（Unmanned Surface Vehicle,簡稱USV）是一種無人操作且具備自主航行能力的水面艦艇,具有高智能性、航速快、航程遠、機動性強和隱蔽性好等優(yōu)點。近年來,各國政府和研究機構出于對周邊海域的軍事、商業(yè)和科研方面的需要,加大了對無人艇相關技術的研發(fā)力度。但是,由于無人艇動態(tài)特性的非線性、隨機性、高階性、強耦合性和易受環(huán)境影響等特點,大大增加了對其研發(fā)工作的難度和危險性。因此,為了使研究者能夠準確地預測和掌握無人艇的操縱運動特征,對無人艇本身的運行特性進行研究并建立相應的無人艇運動數學模型顯得尤其重要,同時,也具有重要的實際應用價值。本文在總結前人的船舶運動數學模型和無人艇運動的研究成果的基礎上,并結合實船試驗數據,對某機構研發(fā)的9米噴水推進無人艇的六自由度運動建模與仿真進行了研究,并做出了如下工作：1.分析無人艇的運動學和動力學特征,討論作用在無人艇上的各種力和力矩的計算方法,并根據MMG（船舶操縱運動數學模型研討小組）建模思想,建立無人艇六自由度運動數學模型。首先,針對無人艇水動力受力特點,對其進行了受力分析,按照受力性質,將實際海況中無人艇的受力分為重力、噴... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數】：110 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 無人艇的研究現狀
        1.2.1 國外無人艇的研究現狀
        1.2.2 國內無人艇的研究現狀
    1.3 無人艇的艇型選擇
    1.4 滑行艇動力特性與運動建模的研究概述
    1.5 本文研究的主要內容
第2章 無人艇運動非線性數學模型
    2.1 概述
    2.2 無人艇的運動特點及受力分析
        2.2.1 滑行艇的結構和運動特點
        2.2.2 滑行艇的受力分析
    2.3 無人艇六自由度運動非線性數學模型的建立
        2.3.1 參考坐標系與符號定義
        2.3.2 無人艇六自由度空間運動方程
        2.3.3 無人艇六自由度運動數學模型的結構
        2.3.4 無人艇六自由度運動數學模型的計算公式
    2.4 本章小結
第3章 無人艇運動模型的實現與驗證
    3.1 研究對象的主要參數
    3.2 無人艇運動仿真模型的實現
        3.2.1 運動模型中各運動狀態(tài)參量的積分計算
        3.2.2 無人艇運動仿真模型的建立
    3.3 無人艇運動仿真模型的仿真驗證
        3.3.1 直航運動仿真驗證
        3.3.2 啟動\制動運動仿真驗證
        3.3.3 回轉運動仿真驗證
    3.4 本章小結
第4章 無人艇運動模型的仿真與分析
    4.1 無人艇全速域直航變速運動仿真與分析
        4.1.1 低速域至中速域直航變速運動
        4.1.2 中速域至高速域直航變速運動
        4.1.3 低速域至高速域直航變速運動
    4.2 無人艇主動制動/倒車運動仿真與分析
        4.2.1 油門推量50%時主動制動/倒車運動
        4.2.2 油門推量90%時主動制動/倒車運動
    4.3 無人艇全速域回轉運動仿真與分析
        4.3.1 油門推量30%時變舵角回轉運動
        4.3.2 油門推量60%時變舵角回轉運動
        4.3.3 油門推量90%時變舵角回轉運動
    4.4 環(huán)境干擾力影響下的無人艇運動仿真與分析
        4.4.1 環(huán)境風干擾力影響下的無人艇運動仿真與分析
        4.4.2 環(huán)境浪干擾力影響下的無人艇運動仿真與分析
        4.4.3 環(huán)境流干擾力影響下的無人艇運動仿真與分析
    4.5 本章小結
第5章 結論與展望
參考文獻
攻讀學位期間公開發(fā)表論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于水面機器人的溢油回收處理裝置搭載平臺的結構優(yōu)化設計[J]. 楊濤,楊勇生,王建華.  科技視界. 2015(15)
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[3]海上的較量——上海大學精海無人艇系列研發(fā)紀實[J]. 彭艷,駱阿雪.  中國軍轉民. 2015(02)
[4]航海模擬器目標船數學模型[J]. 張顯庫,陳秀嘉,陸禹,尹勇.  中國造船. 2014(03)
[5]高速滑行艇“海豚運動”現象的實時數值預報方法[J]. 凌宏杰,王志東.  上海交通大學學報. 2014(01)
[6]周期變推力控制滑行艇海豚運動的仿真分析[J]. 朱齊丹,姜正橋,劉志林.  哈爾濱工程大學學報. 2013(09)
[7]滑行艇在規(guī)則波中的數值模擬(英文)[J]. 蘇玉民,趙金鑫,陳慶童,朱煒,金星.  船舶力學. 2013(06)
[8]棱柱型滑行艇在規(guī)則波中迎浪運動響應的頻域解[J]. 朱鑫,段文洋,馬山,黃碩.  哈爾濱工程大學學報. 2012(11)
[9]滑行艇高速航行時的數值模擬(英文)[J]. 蘇玉民,陳慶童,沈海龍,盧微.  Journal of Marine Science and Application. 2012(02)
[10]水面無人艇發(fā)展與應用[J]. 李家良.  火力與指揮控制. 2012(06)

博士論文
[1]基于灰色系統(tǒng)理論的滑行艇運動姿態(tài)預報研究[D]. 張長斌.哈爾濱工程大學 2012
[2]噴水推進水面無人艇的非線性控制方法研究[D]. 曾薄文.哈爾濱工程大學 2012
[3]高速滑行艇縱向運動穩(wěn)定性預報方法研究[D]. 李亞軍.哈爾濱工程大學 2012

碩士論文
[1]高速無人艇的建模與控制仿真[D]. 高雙.哈爾濱工程大學 2007



本文編號：3202287