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XY航车系统运动性能分析.pdf

文档介绍：中国优秀硕士学位论文全文数据库 2011年 第S1期 信息科技辑
Chinese Master's Theses Full-text Database 2011,No.S1 Information Science and Technology I140-324-1

XY 航车系统运动性能分析

杨溢
学位授予单位: 哈尔滨工程大学; 学科专业: 船舶与海洋结构物设计制造

摘 要

哈尔滨工程大学水下智能机器人重点实验室实验水池的主要功能是用来模拟有海洋影响时的动态环境,
研究该环境对水下机器人的控制、避碰、规划、作业、特殊机动等,进行系统的闭环调整,以优化控制规律,
为水下机器人提供一个物理仿真调试环境。该水池属于大深度的宽型水池,配以 X-Y 航车、多方向造波系统
等大型专用设备,可将耐波性水池和操纵性水池合二为一,除了开展舰船耐波性和操纵性试验研究外,同时还
能开展波浪中的操纵性试验项目。本文的研究对象即为该水池中的主要设备之一的 XY 航车。
XY航车系统由于主航车和副航车两者间互成直角方向运动,故航车可在水池的整个平面做二元运动。
主、副航车的运动与转台的回转运动可以控制同步,故可使船模以运动切线方向或任意迎角的状态运动,从而
研究援潜救生艇、穿梭式载人潜水器和水面舰船在波浪影响下的水动力特性,如波浪阻力、运动响应等,同时
研究它们的操纵性水动力导数,为建立操纵性方程、实现自航模的运动控制和计算机仿真系统开发平台提供
依据。
本文以 XY 作为研究对象,重点分析其运动性能。首先,根据动力学、电学原理及刚体运动学,在分析 XY
航车系统的结构组成的基础上,对其建立起运动的数学模型。其次,根据本 XY 航车系统的数学模型,分别采
用频域、时域分析方法分析 XY 航车的频域与时域特性。此后,针对该数学模型,给出了 X 航车和 Y 航车的
阶跃响应曲线,由此得出 XY 航车所能达到的运动性能。最后,在 Matlab 里建立运动仿真系统,对 XY 航车系
统几种典型的运动形式—圆周运动、Z 形回转及斜航回转进行了仿真。通过仿真结果,分析了 XY 航车系统
的运动性能及误差。

关键词：XY 航车;;系统建模;;运动仿真

中图分类号：TP242.6

Abstract