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《哈尔滨工程大学》 2007年
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水下潜器水动力模型简化及参数辨识研究

朱怡  
【摘要】: 水下潜器空间机动是严重非线性的,两平面间的运动是强耦合的,水下潜器操纵控制的重点和难点就在于此。水动力参数的获得与精确性对于水下潜器的操纵控制至关重要,本文针对水下潜器的水动力参数的问题进行了研究,主要工作有: 系统的研究并推导了模拟水下潜器运动较为完整的仿真模型。首先从刚体的动量定理出发,通过对水下潜器运动的受力分析,以泰勒级数和微分方程理论作为主要的数学工具,推导了水下潜器空间六自由度运动方程。 水动力参数辨识研究背景是模拟训练,本文对于水下潜器的全部108个水动力系数进行了分析,由于实际航行数据数量不足,参数不宜太复杂,因此有必要将方程从水下潜器的结构特性和运动特性两个方面对其进行简化,在标准方程众多水动力系数中保留对水下潜器空间运动起主导作用的一部分系数,忽略其他各项或影响较小的参数,对原方程进行了简化。 研究了水下潜器操纵性与水动力系数之间的关系,提出水动力系数敏感性指数的指标,从水下潜器操纵性的角度对水下潜器的水动力系数进行了敏感性指数的测定,从水平面Z形操舵机动、定常回转运动、垂直面梯形操舵机动三种实验的仿真结果中提取操纵性指标与水动力系数进行解算,进而剔除某些不敏感的水动力系数。 研究了扩展卡尔曼滤波器的工作原理和设计方法,利用扩展卡尔曼滤波,采用非线性观测器的方法辨识了部分一阶水动力系数。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U674.941

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张燕;徐国华;徐筱龙;余琨;;微型开架式水下机器人水动力系数测定[J];中国造船;2010年01期
2 林兆伟;周友明;董根金;涂卫民;;粒子群混合算法在操纵运动模型辨识中的应用[J];中国造船;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 赵大旭;介入诊疗机器人多体系统建模分析与实现[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 袁伟杰;自治水下机器人动力学建模及参数辨识研究[D];中国海洋大学;2010年
2 张晶;潜艇运动建模及简化技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵国良;季鲁慧;;潜艇空间运动模型的简化和仿真[J];船舶工程;1991年04期
2 袁赣南,赵琳,刘鹰;潜艇损管应急操纵的运动仿真[J];船舶工程;1998年04期
3 梁超,王科俊,赵宏霞,金鸿章,李国斌;潜艇操纵的控制方法研究进展[J];船舶工程;1999年04期
4 王燕飞,朱军,张振山;评估水动力系数对潜艇操纵性影响的一种方法[J];船舶力学;2005年05期
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6 刘建成,刘学敏,徐玉如;极大似然法在水下机器人系统辨识中的应用[J];哈尔滨工程大学学报;2001年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于华男;开架式水下机器人辨识与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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3 申冬慧;基于模糊控制与GA的潜艇自动舵的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2003年
4 李明干;基于卡尔曼滤波的神经网络学习算法及其在短期负荷预测中的应用[D];华中科技大学;2004年
5 郭真;AUV高精度组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 刘云霞;海洋环境下水下潜器运动系统辨识的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁超,王科俊,赵宏霞,金鸿章,李国斌;潜艇操纵的控制方法研究进展[J];船舶工程;1999年04期
2 熊华胜,边信黔,施小成;积分变结构控制原理在AUV航向控制中的应用仿真[J];船舶工程;2005年05期
3 陈玮琪;颜开;王宝寿;;辨识航行体水动力参数的智能方法[J];船舶力学;2011年04期
4 徐锋;邹早建;宋鑫;;基于支持向量机的水下机器人操纵运动参数辨识(英文)[J];船舶力学;2011年09期
5 李光磊;周永余;陈永冰;韩冰;周岗;;基于潜艇自动舵操纵模拟系统的模型简化及仿真[J];船电技术;2009年07期
6 张余生;夏秀渝;杨莎;;基于神经网络和卡尔曼滤波算法的说话人识别[J];成都信息工程学院学报;2008年04期
7 王天;叶秀芬;刘晓阳;王雷;;基于SVM算法的碟形水下机器人姿态预测方法研究[J];传感器与微系统;2012年04期
8 张建华;徐亦凡;;潜艇高压气使用[J];四川兵工学报;2009年10期
9 王晓玢;孙尧;莫宏伟;;潜艇操纵运动分叉突变特性[J];工程力学;2009年10期
10 徐勇;;基于LS的双站纯方位无源定位算法[J];光学与光电技术;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 詹成胜;刘祖源;程细得;;基于FLUENT的潜艇水动力导数数值计算[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
2 王建国;姜春萌;吴方良;周轶美;;水下航行体导航技术综述[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
3 程建华;邹继斌;陈世同;吴磊;;基于COM组件的船用综合导航模拟器的研究与设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
4 邹早建;;船舶操纵性研究进展[A];第六届船舶力学学术委员会全体会议专集[C];2006年
5 宋振华;战兴群;张炎华;;基于联邦卡尔曼滤波器的水下机器人自主导航[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
6 吴宝山;;第七届船舶力学学术委员会操纵性学组工作总结报告[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年
7 程子健;何小飞;黄继勋;;水下机器人光纤惯导系统大方位失准角初始对准的研究[A];惯性技术发展动态发展方向研讨会文集——新世纪惯性技术在国民经济中的应用[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 邱云明;受损船操纵性数值计算与试验研究及其综合评价[D];武汉理工大学;2011年
4 熊瑛;基于智能控制的潜艇操纵运动仿真研究[D];中国舰船研究院;2011年
5 施小成;ROV工作母船动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
6 王毓顺;潜艇近水面空间运动联合控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
7 汤丽平;突变控制机制及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 于华男;开架式水下机器人辨识与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 钱华明;故障诊断与容错技术及其在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 申冬慧;基于HLA的潜艇航行训练模拟器及虚拟舱室建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜婵娟;遥控式水下机器人PID运动控制算法优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张杰;近水面作业的机器人综合减摇机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王云龙;潜艇抗沉智能决策系统的设计与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李建民;AUV水下回收预测与协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 吴晗;大型舰船操纵性理论预报及视景仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李建朋;水下机器人浮力调节系统及其深度控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王保刚;基于虚拟样机技术的自治水下机器人仿真系统研究[D];中国海洋大学;2010年
8 袁伟杰;自治水下机器人动力学建模及参数辨识研究[D];中国海洋大学;2010年
9 滕学志;自主水下机器人能源与动力系统设计[D];中国海洋大学;2010年
10 袁德祥;基于自抗扰控制技术的AUV运动控制的研究与仿真[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁文镜,罗仁凡,董琳,王树桂;水下航行体水动参数的仿真辨识[J];兵工学报;1992年04期
2 胡坤;王树宗;徐亦凡;;基于免疫遗传算法的潜艇水动力系数优化研究[J];兵工学报;2008年12期
3 林新;王行仁;;基于树拓扑结构的多联邦系统[J];北京航空航天大学学报;2006年06期
4 赵国良;季鲁慧;;潜艇空间运动模型的简化和仿真[J];船舶工程;1991年04期
5 袁赣南,赵琳,刘鹰;潜艇损管应急操纵的运动仿真[J];船舶工程;1998年04期
6 梁超,王科俊,赵宏霞,金鸿章,李国斌;潜艇操纵的控制方法研究进展[J];船舶工程;1999年04期
7 刘涛,徐芑南,王惠铮,吴幼华,刘正元;“CR -02”6000m无人自治水下机器人载体系统(英文)[J];船舶力学;2002年06期
8 段文洋,马山;船舶航行时水动力系数求解二维半理论的稳定算法[J];船舶力学;2004年04期
9 王燕飞,朱军,张振山;评估水动力系数对潜艇操纵性影响的一种方法[J];船舶力学;2005年05期
10 陈玮琪;颜开;史淦君;王士同;刘志勇;;水下航行体水动力参数智能辨识方法研究[J];船舶力学;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘贤喜;机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究[D];中国农业大学;2001年
2 何斌;医用微型机器人动力学建模及其行为智能控制研究[D];浙江大学;2001年
3 熊启家;基于空间算子代数理论的链式多体系统递推动力学研究[D];南京航空航天大学;2003年
4 于华男;开架式水下机器人辨识与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 邱霖;分岔动脉血管介入治疗的数值模拟和实验研究[D];四川大学;2004年
6 何漫丽;水下自航行器水动力学特性数值计算与试验研究[D];天津大学;2005年
7 何晓晔;任务空间概念建模技术及其VV&A研究[D];国防科学技术大学;2005年
8 王芳;粒子群算法的研究[D];西南大学;2006年
9 徐建安;水下机器人动力学模型辨识与广义预测控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 张云伟;煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑虎;肥大型船舶水动力导数的辨识及应用[D];大连理工大学;2002年
2 李同金;基于HLA的潜艇航行训练模拟器研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 常文田;垂直平面运动机构的分析与研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 郭真;AUV高精度组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 刘云霞;海洋环境下水下潜器运动系统辨识的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 崔俊文;鞭毛细菌游动机理及其模型研究[D];上海交通大学;2007年
7 高萍;基于神经网络的水下机器人广义预测控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 卢秀泉;石油管道检测机器人流场数值模拟及PIV实验研究[D];吉林大学;2008年
9 杨国良;工业机器人动力学仿真及有限元分析[D];华中科技大学;2007年
10 王文权;模拟动脉环境下介入诊疗机器人的研究[D];南京航空航天大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘常波;刘培;丁风雷;;基于卡尔曼滤波的潜器运动状态观测器[J];舰船电子工程;2011年11期
2 杨超;徐筱龙;余琨;徐国华;;水下机器人三维可视化控制系统[J];计算机仿真;2012年04期
3 申雄;徐国华;余琨;颜明重;;一种欠定位水下机器人的目标搜索研究[J];中国机械工程;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 吴宝山;;第七届船舶力学学术委员会操纵性学组工作总结报告[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 彭树萍;AUV动力学模型辅助的航位推算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 刘志伟;多元测距AUV环境感知与自主规避方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 朱立国;潜艇航行训练模拟器管理台的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 王文彦;潜艇操纵动力学仿真单元的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 吴乃龙;小型AUV动力学建模及推力控制研究[D];中国海洋大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘英敏,吴沧浦;非线性BP算法在系统辨识中的应用[J];北京理工大学学报;2000年06期
2 赵国良;季鲁慧;;潜艇空间运动模型的简化和仿真[J];船舶工程;1991年04期
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5 罗凯,李俊,许汉珍;潜艇运动的非线性滑动控制[J];船舶工程;1999年03期
6 梁超,王科俊,赵宏霞,金鸿章,李国斌;潜艇操纵的控制方法研究进展[J];船舶工程;1999年04期
7 罗凯,李俊,许汉珍;潜艇近水面运动的定深控制研究[J];船舶工程;1999年05期
8 刘鹰,赵琳;潜艇控制和仿真的数学模型[J];船舶工程;2000年01期
9 林超友,朱军;潜艇近海底航行附加质量数值计算[J];船舶工程;2003年01期
10 林青山,缪国平,李谊乐,刘应中;潜艇上二阶波浪力的考察[J];船舶力学;1998年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 傅慧萍;潜射导弹运载器水弹道动力系统建模及其应用研究[D];西北工业大学;2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤丽平,孙尧,刘成香;水下潜器垂直运动的突变特性及稳定性分析[J];哈尔滨工程大学学报;2005年02期
2 肖永利,张琛,吴庆宪;QFT在水下潜器控制系统设计中的应用[J];上海交通大学学报;1999年04期
3 夏国清,边信黔,丁福光,付明玉;自主式水下潜器运动控制[J];船舶工程;1995年01期
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5 丁福光,付明玉,夏国清,施小成;自主式水下潜器分层递阶控制系统[J];船舶工程;1996年02期
6 李俊,徐德民,宋保维,严卫生;自主式水下潜器导航技术发展现状与展望[J];中国造船;2004年03期
7 胡东,杨一栋,陈文华;水下潜器侧向变增益 H_∞ 控制系统设计[J];南昌航空工业学院学报;1998年04期
8 王宏健,边信黔,唐照东,施小成,丁福光;大范围环境下自主式水下潜器两种全局路径规划方法的研究[J];中国造船;2004年03期
9 胡东;陈文华;杨一栋;;水下潜器纵向变增益H_∞控制系统设计[J];战术导弹技术;1998年04期
10 何春茂;;基于xPC目标建立水下潜器通信系统[J];机电工程技术;2008年03期
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1 龙建军;吴百海;吴金萍;;基于功能原理的水下潜器模型参数辨识方法与实验估计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 汤丽平;;水下潜器水平面运动的非线性分析[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
3 冯驰;徐冉;;水下潜器垂直运动轨迹跟踪研究[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
4 龚丽辉;冯雷;王长红;蒯多杰;汪玉玲;邱薇;曹建光;;声学导航系统误差分析[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(下)[C];2007年
5 潘安;范军;;水下无人潜器的回波特性计算[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
6 张韶光;张剑波;肖熙;;浅海海底管线检测艇操纵性和运动仿真研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
7 宋军;华克强;;CCV潜器舵的布局与能控性分析[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
8 于桂菊;;ROV在沿海领域应用研究[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
9 蔡昊鹏;苏玉民;李鑫;;三维机翼尾涡卷曲的数值模拟[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
10 李霞;方世良;陆佶人;;水下实时语音通信系统的研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高霓;微小型水下潜器近自由液面操纵性预报[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 刘承香;水下潜器的地形匹配辅助定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 祖伟;基于粒子群优化算法的水下潜器实时路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
4 张爱军;水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究[D];南京理工大学;2009年
5 常欣;潜器全方向推进器的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 郑翠娥;超短基线定位技术在水下潜器对接中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 兰华林;深海水声应答器定位导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 贡毅敏;全方向推进器的设计及其在潜艇上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 李姗姗;水下重力辅助惯性导航的理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
10 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
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1 刘强;水下潜器动力控制与通信硬件平台[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 曾广玺;四螺旋桨推进式水下潜器悬停控制器设计与实验研究[D];广东工业大学;2011年
3 高勇;水下潜器突防空间建模方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 张红伟;基于ICCP算法的水下潜器地形辅助定位改进方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 郭真;AUV高精度组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 刘云霞;海洋环境下水下潜器运动系统辨识的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 朱怡;水下潜器水动力模型简化及参数辨识研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 黄鸣敏;组合导航系统在水下潜器中的应用[D];南京理工大学;2007年
9 李亮;SINS/DVL组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 杨绘弘;基于ICCP的水下潜器地形辅助导航方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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