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基于抗倾覆性与浮态恢复性无人艇仿真研究
| 论文题名： | 基于抗倾覆性与浮态恢复性无人艇仿真研究 |
| 关键词： | 系统辨识方法;抗倾覆性;浮态恢复性;无人艇;运动特性;数值模拟 |
| 摘要： | 无人艇是一个复杂的系统。它涉及到的领域有船舶、自动化、信息通信和机械制造等，因此关于无人艇的研究方向有很多的方向。其中无人艇的安全性就是其中一个重要的方向。由于无人艇属于小艇，并且在远离控制的无人区域航行或作业，因此其安全性受到外界的威胁相比其他船舶来说是最为严重的和最值得关注与研究。 本文从无人艇的操纵性和横稳性出发，对无人艇的抗倾覆性和浮态自恢复性等性能进行研究。本文大体上可以分为三个部分： 第一部分是关于无人艇的操纵性的分析和抗倾覆运动的仿真。根据无人艇的运动特性，建立关于无人艇的六自由度操纵性数学模型，并结合无人艇的横向稳性和抗倾覆运动特性，推导出无人艇抗倾覆运动四自由度运动模型。并利用基于支持向量机的系统辨识方法，推导出水动力导数。然后通过编写VC++运动仿真程序和MATLAB的运动仿真模块，对无人艇的运动参数和性能进行运动仿真，并验证运动模型的正确性和水动力辨识方法的可行性。 第二部分是关于无人艇浮态自恢复性运动的仿真。首先是通过研究无人艇浮态恢复运动特性，建立浮态恢复运动数学模型；接着通过利用CFD的数值模拟方法，对倾覆后无人艇的横向、纵向的阻尼系数和阻尼力进行求解；最后通过编写VC++的仿真程序模拟具有气囊辅助恢复装置的无人艇浮态恢复过程和浮态恢复时间。 第三部分是关于无人艇的抗倾覆过程和浮态自恢复过程的视景仿真。主要利用两种不同的视景仿真方式进行对比模拟。首先是利用VC++开发基于MFC的视景仿真界面和控制器；其次是通过利用Vega提供的库函数和VC++开发的仿真程序对用Creator建立无人艇模块和海洋环境模块编写驱动程序，再现无人艇的抗倾覆运动；最后通过利用第一部分提供的运动模型，以及3dsMAX所建立的无人艇仿真模型、海洋模型、天空模型和兴波模型，模拟无人艇的抗倾覆运动和浮态恢复运动。 本文通过这三部分的研究，对于无人艇的安全性和自救性能进行了一些探索和尝试，为以后无人艇的研究提供了参考和借鉴。 |
| 作者： | 于海军 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 庞永杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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