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AUV动力学模型研究及在组合导航中的应用
| 论文题名： | AUV动力学模型研究及在组合导航中的应用 |
| 关键词： | 自主水下航行器;动力学模型;惯性导航技术;水动力系数;螺旋桨推力 |
| 摘要： | 随着人类对海洋开发利用需求的不断增加，自主水下航行器(Autonomous UnderwaterVehicle，AUV)作为探测水下环境并自主完成特定作业任务的工具，越来越受到国内外学者的重视。 本文主要介绍了AUV的模型辅助惯性导航技术(MA-INS)，该技术可以在超短基线声纳定位系统(Ultra-short Base Line，USBL)和多普勒测速仪(Doppler Velocity Log，DVL)等辅助传感器无法正常工作的情况下，替代其得到AUV航行速度，辅助AUV实现精确惯性导航。论文根据AUV物理结构，建立了AUV水平面三自由度和垂直面三自由度动力学模型。采用FLUENT软件分别模拟AUV直航、斜航、纯俯仰、纯升沉、纯摇艏和纯横荡运动，实现AUV动力学模型中36个水动力系数计算。分析了水动力系数的拟合残差对AUV动力学模型结果的影响。 采用FLUENT软件分析船体行驶产生的船尾伴流对螺旋桨推力的影响，建立螺旋桨推力模型。论文研究了海流与AUV航行方向的夹角较小时，海流方向对螺旋桨推力的影响，比较了螺旋桨正转与反转的推力情况。仿真结果表明，当海流与AUV航行方向的夹角在0°到10°之间时，螺旋桨推力逐渐减小最大推力的5％，且螺旋桨正转时的推力大于螺旋桨反转时的推力。采用Simulink搭建仿真平台，计算AUV直航、水平面回转、水平面Z型运动、垂直面下潜、垂直面升沉等运动轨迹，分析得到AUV动力学模型的准确性及AUV操纵性能。针对系统模型不准确的情况下，利用改进Sage-Husa自适应滤波算法避免传统Kalman滤波精度下降问题，而且明显改善了传统Sage-Husa自适应滤波在高维状态下的不稳定现象，提高了系统的稳定性和滤波精度。 |
| 作者： | 王阳阳 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 程向红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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