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原文传递潜艇运动建模及简化技术研究

论文题名：	潜艇运动建模及简化技术研究
关键词：	潜艇;航行训练模拟器;动力学模型;运动建模;简化技术
摘要：	航行训练模拟器是训练潜艇操纵人员的重要装置。而潜艇动力学模型的建立及解算是航行训练模拟器的核心问题。本文以航行训练模拟器为研究对象，对潜艇动力学模型的建立及其简化技术进行研究，完成的主要工作有：首先，本文从刚体的动量定理出发，通过对潜艇运动的受力分析，以泰勒级数和微分方程理论作为主要的数学工具，推导了潜艇在无限广深静水中较为完整的平面和空间六自由度运动方程。通过阅读文献研究了近水面运动的潜艇在浪和流等干扰下的运动响应，建立了波浪力、流力干扰模型以及潜艇在近水面的操纵模型。对于日常的实艇训练中难以实现的应急情况，建立了潜艇破损进水模型和高压供气排水等模型。针对潜艇空间六自由度运动方程过于复杂这一问题，根据实艇操纵经验和对水动力系数的分析并阅读文献，得出了供仿真使用的仿真简化模型和供潜艇自动舵使用的潜艇控制简化模型。研究了潜艇操纵性与水动力系数之间的关系，改进水动力系数敏感性指数的测量方式，从水平面Z形操作机动、定常回转运动、垂直面梯形操舵机动三种操纵性试验中提取操纵性特征量对水动力系数敏感性指数进行测量，进而剔除一些对操纵性响应不敏感的水动力系数，对潜艇空间六自由度运动方程进行简化。最后将这种简化方式以交互界面工具的形式提供给用户使用。本文最后完成了基于VC与MATLAB的混合编程的潜艇动力学模型应用单元的设计。这个单元会根据潜艇的深度而选择深水或近水面模型进行解算，当模拟应急操纵时，系统会启用破损、舵卡模型进行运算，并会根据艇员的操作启用动力抗沉模型，并定时向显控装置发送潜艇姿态信息。采用混合编程的方式会为后续的模型调试带来极大的方便。
作者：	张晶
专业：	检测技术与自动化装置
导师：	卢志忠
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文