【运动学】基于模拟格雷弗(2005)的研究成果,用于求解水下滑翔机的运动方程附Matlab代码

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🔥 内容介绍

从运动学角度来看,“基于模拟格雷弗(2005)的研究成果,用于求解水下滑翔机的运动方程”,核心是围绕水下滑翔机在水下空间中的位置、速度、加速度等运动状态参数展开数学描述与数值计算。

格雷弗(2005)在博士研究中推导的运动方程,本质是从运动学基本原理出发,结合水下滑翔机的结构特性(如翼型、浮心位置)与水下环境力(如浮力、阻力、惯性力),构建出能反映其运动规律的动力学 - 运动学耦合模型 —— 而 “模拟该研究成果”,正是通过数值计算方法(如有限差分法、龙格 - 库塔法)求解这组方程,从而量化滑翔机在不同控制输入(如重心调节、机翼角度变化)下的运动轨迹(如深度变化、水平航速)、姿态角(如俯仰角、滚转角)等关键运动学指标。

这一过程的核心价值在于:从运动学层面验证格雷弗方程的有效性,同时为水下滑翔机的制导与控制算法设计提供基础 —— 例如通过求解方程得到的运动学响应,可用于优化滑翔机的路径规划策略,确保其在复杂水下环境中(如暗流、地形障碍)仍能保持稳定的运动状态,最终实现高效作业

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

%% Import glider vairables

load('glider_vars.mat');

%% Define terms

b = y(1:3); % Position in earth frame

Omega = y(4:6); % Angular rate

v = y(7:9); % Velocity

rp = y(10:12); % Position of primary moving mass

rs = y(13:15); % Position of secondary moving mass

rb = y(16:18); % Position of ballast mass

Pp = y(19:21); % Linear momentum of primary moving mass

Ps = y(22:24); % Linear momentum of secondary moving mass

%Pb = y(25:27); % Linear momentum of ballast moving mass

mb = y(28); % Ballast mass

theta = y(29); % Pitch

alpha = atan(v(3)/v(1)); % Angle of attack

%% Check on ballast mass

🔗 参考文献

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2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

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免费下载,论文、设计请注明引用! 微小型AUV具有体积小,灵活性高、隐蔽性好等特点,可以工作于其它大型水下机器人无法进入的区域。民用上可以应用于海洋矿产勘探、海底地形探测,沉船打捞,水下考古,海洋生物探测等;军事上可以用来反水雷,作为自航水雷的载体、监察海战时水下敌情等。 首先,本文对所设计的微小型AUV的结构、推进器分布进行介绍,并对其进行受力分析和建立运动方程。结合运动方程设计了被控对象模型未知的AUV自动定深、自动定航控制器;同时研究了传统的PID控制、模糊控制、自适应控制等算法,并最终设计了应用于该微小型AUV的模糊参数自适应PID控制算法。 其次,对该具有多传感器的微小型AUV控制系统进行了研究设计。针对分布式控制系统总体机构及其通信总线进行了设计;分别详细设计了分布式系统的各个子系统;着重研究、设计了理论、算法及软件实现方案;计了基于CAN总线的分布式微小型AUV控制系统,提高了系统的稳定性和模块化程度,在结构上优化了系统的复杂性。最终形成了由软硬件系统组成分布式控制系统。 再其次,根据SINS、DVL和深度计这三个传感器的姿态角、角速度,线速度、加速度,深度等导航信息进行了AUV的航位推算研究与实现;并使用综合水池实验室的X-Y航车系统,反复试验,对航位推算进行了标定,修正了安装误差角和刻度因子。提高了航位推算精度。结合航位推算和AUV制导控制设计了有海流影响的AUV自动巡航控制器。抗海流自动巡航控制器除抗海流功能外可以补偿SINS与艏向安装误差带来的控制性能缺陷。
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