多矢量推进水下航行器6自由度非线性建模与分析

摘要：

采用舵和矢量推进器联合进行航向控制的新型水下航行器,实现高、低速下不同航向控制方式的多种运动模式.根据其结构特点和运动特性,运用欧拉角法建立6自由度运动学模型,针对纵倾角θ=±90°时存在奇异点的问题,采用四元数法进行解决,保证任意姿态下的运动求解.基于牛顿第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推进水下航行器的6自由度非线性动力学模型,两种方法所推导的动力学模型完全一致,验证模型的正确性,并为控制系统的设计奠定基础.进一步采用四阶五级龙格-库塔积分算法进行动力学方程求解,解决水下航行器耦合非线性空间运动方程运算难和显示难的问题.通过多矢量推进水下航行器空间运动性能的计算和分析,进一步验证其运动学和动力学模型的有效性,并表明低速航行时采用矢量推进器控制航向和高速航行时采用舵控制航向可以较大地提高水下航行器的机动性能.

关键词：矢量推进器、水下航行器、四元数法、非线性模型

所属期刊栏目：47

分类号：TP242.3(自动化技术及设备)

资助基金：国家高技术研究发展计划863 计划,2006AA09Z235;湖南省研究生科研创新B009303

在线出版日期：2011-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：93-100