一類艉機推進無人水面艇建模與驗證.pdf

1、無人水面艇是在海洋環(huán)境下?lián)碛凶灾骱叫心芰Γ梢愿鶕?jù)搭載多種功能模塊完成特定使命的小型自主水面平臺，在軍事、水文測量、打撈救助等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。區(qū)別于一般的大型船舶，無人水面艇艇體小、質(zhì)量輕、速度快，易受風、浪、流等海洋環(huán)境的干擾。因此，面對復雜的海洋環(huán)境，建立適合的無人水面艇操縱運動數(shù)學模型，并準確的辨識其模型參數(shù)，是無人水面艇自主運動控制研究的重要內(nèi)容之一。本文以大連海事大學“藍信”號無人水面艇為研究對象，針對一類艉機推進

2、的無人水面艇，對其操縱運動特性進行建模、辨識研究和實船驗證。主要的研究內(nèi)容有:
　　首先，建立無人水面艇運動參考坐標系，將其操縱運動數(shù)學模型分為運動學建模和動力學建模兩部分，并建立了風、浪、流的環(huán)境干擾模型。針對無人水面艇的推進系統(tǒng)，通過對艉機推進系統(tǒng)和推進器推力的分析，建立了無人水面艇推進系統(tǒng)數(shù)學模型。
　　其次，建立了無人水面艇三自由度操縱運動模型，并采用分離模型的建模方法，結(jié)合一類艉機推進器結(jié)構(gòu)特性，建立了描述“藍信”

3、號無人水面艇操縱運動控制輸入輸出關(guān)系的一、二階線性響應(yīng)模型和非線性響應(yīng)模型，為模型參數(shù)辨識奠定理論基礎(chǔ)。
　　最后，設(shè)計了“藍信”號無人水面艇模型參數(shù)辨識與驗證平臺，采用遞推最小二乘法的模型參數(shù)辨識方法，通過大量的實船操縱運動數(shù)據(jù)，對無人水面艇三自由度操縱運動模型和推進系統(tǒng)數(shù)學模型進行參數(shù)辨識，并對無人水面艇的線性響應(yīng)模型和非線性響應(yīng)模型的參數(shù)進行辨識?；谝陨媳孀R的模型參數(shù)，搭建了藍信號無人水面艇的操縱運動仿真平臺，通過實船實驗