一种适用于可回转多桨无人船的运动建模方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于可回转多桨无人船的运动建模方法，根据船舶分离型运动建模方法，分析无人船在水面三自由度上的作用力，建立无人船动力学模型。通过略去Δu，v，r，δ二阶以上的量消除无人船在纵荡和横荡上与艏摇之间的耦合，对动力学模型进行化简；建立各螺旋桨的推力模型；合并各螺旋桨推力并化简，得到动力学模型中X

【技术实现步骤摘要】
一种适用于可回转多桨无人船的运动建模方法


[0001]本专利技术涉及船舶运动模型领域，具体涉及一种适用于可回转多桨无人船的运动建模方法。

技术介绍

[0002]在无人船运动建模的相关研究中，文献
[1]为了提高路径跟踪控制的性能，提出了一种不考虑角惯性矩阵和阻尼矩阵的更精确的USV模型。文献
[2]在传统三自由度运动模型的基础上，添加动态扰动项得到改进模型，并通过仿真实验验证了模型的有效性。文献
[3
‑
4]均对可回转吊舱推进器对建立三自由度运动模型，对路径跟踪问题展开了研究。文献
[5
‑
6]同根据MMG建模方法，分别对双推进双体无人船建立三自由度运动模型，且均通过路径跟踪控制验证了模型的有效性。但关于可回转四桨推进无人船运动控制的建模研究目前还不多。
[0003]为了提高无人艇的机动性和动力性，将具有推进和回转功能的可回转桨配备在无人艇上。然而，在可回转桨的作用下，无人船的推力力矩和转船力矩出现耦合情况，特别是在多桨的情况下，由于推力或者回转方向不一致，产生相互干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于可回转多桨无人船的运动建模方法，所述无人船为双体船，包含一个矩形搭载平台，船体左右两侧各有一个浮力装置，安装在矩形搭载平台的两条长边上；矩形搭载平台的两条短边各对称安装两个可回转桨；以静止状态下螺旋桨产生的推力方向为船艏向，船尾右舷为一号桨，左舷为二号桨；船首左舷为三号桨，右舷为四号桨；其特征在于，所述适用于可回转多桨无人船的运动建模方法包括以下步骤：步骤1，分析无人船受力：无人船在静水中的受力可表示为：其中，下标P表示为推进器的水动力和力矩；下标H表示船体所受的水动力和力矩可以表示为：其中，Y
v
、Y
r
、N
v
、N
r
等统称为水动力导数，Y
v
表示力Y(u,v,r,δ)对v的一阶偏导在展开点u＝u0,v＝r＝δ＝0处的值，即式中Y
vvv
、Y
rrr
、N
vvv
、N
rrr
称为横向力和力矩的高阶导数，即式中，Y
vvr
、Y
vrr
、N
vvr
、N
vrr
称为横向力和力矩的高阶耦合导数，即矩的高阶耦合导数，即步骤2，建立简化的无人船动力学模型在步骤1所描述的无人船坐标系中，根据MMG建模方法，无人船运动方程可以表示为：其中，m为无人船质量，I
z
为Gz轴的转动惯量，F
x
，F
y
和M
z
可表示为：将式(1)，式(2)和式(4)代入式(3)，并略去式中Δu，v，r，δ二阶以上的量，将其线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱巡，高迪驹，徐晓滨，刘恩欣，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：