无人水下航行器悬停过程分析与仿真

通过对无人水下航行器悬停过程的分析,和对悬停过程中运动进行的研究,建立了无人水下航行器悬停的纵向运动方程,并运用Matlab中的仿真模块Simulink对悬停过程进行仿真。通过对仿真结果的分析,得出无人水下航行器悬停过程的基本运动规律。     

Unity3D无人航行器水下自主航行三维仿真

介绍了一种用于水下无人航行器研制和试验阶段内部软件系统联合调试的手段,通过Unity3D构建水下三维仿真海洋环境,建立无人航行器水下运动和动力学模型,并对航行器搭载的传感器和执行器进行数学建模,组建水下三维仿真系统。它与实际航行器软件系统通过与实物一致的接口相连,组成了一个数据传输环流系统,可进行航行器自主航行仿真测试。     

多矢量推进水下航行器6自由度非线性建模与分析

采用舵和矢量推进器联合进行航向控制的新型水下航行器,实现高、低速下不同航向控制方式的多种运动模式.根据其结构特点和运动特性,运用欧拉角法建立6自由度运动学模型,针对纵倾角θ=±90°时存在奇异点的问题,采用四元数法进行解决,保证任意姿态下的运动求解.基于牛顿第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推进水下航行器的6自由度非线性动力学模型,两种方法所推导的动力学模型完全一致,验证模型的正确性,并为控制系统的设计奠定基础.进一步采用四阶五级龙格-库塔积分算法进行动力学方程求解,解决水下航行器耦合非线性空间运动方程运算难和显示难的问题.通过多矢量推进水下航行器空间运动性能的计算和分析,进一步验证其运动学和动力学模型的有效性,并表明低速航行时采用矢量推进器控制航向和高速航行时采用舵控制航向可以较大地提高水下航行器的机动性能.     

基于Adams与Matlab/Simulink的水下自航行器协同仿真

针对传统水下自航行器(Autonomous underwater vehicle, AUV)仿真中图形界面、实时性和动力学性能难以兼顾的问题,提出利用虚拟样机分析软件Adams和控制仿真软件Matlab/Simulink联合建立AUV虚拟样机系统的方法。在分析虚拟样机系统运动学、动力学和水动力数学模型的基础上,给出虚拟样机物理模型及控制模型的建立过程,并利用该虚拟样机系统对设计的AUV空间动态定位控制算法进行基于动力学基础的仿真分析。仿真试验的过程及结果表明,该虚拟样机系统具备智能控制与动态控制交互仿真演示和功能验证的能力,可为AUV图形仿真研究提供一种新的解决思路,对研究水下自航行器的操纵与控制有重要的现实意义。     

基于刚柔耦合与联合仿真的AUV发动机动力学研究

结合多刚体动力学和多柔体动力学理论,建立自主式水下航行器发动机中相关柔性体的刚柔耦合运动学、动力学数学模型;在ADAMS中生成虚拟样机,在Matlab／Simulink中建立发动机控制模型,然后基于ADAMS／Control模块与Matlab／Simulink接口得到发动机多刚体联合仿真模型,并利用相关实车数据对其进行了验证;在ANSYS软件中生成柔性体有限元模态中性文件,导入多刚体联合仿真模型,得到刚柔耦舍的联合仿真模型。     

斜盘式气动发动机动力学仿真

斜盘式气动发动机是为满足特殊工作环境需求而设计的一种新型气动发动机,为了对该发动机的性能进行预测与评估,运用多刚体动力学理论对发动机的活塞、连杆、导槽约束机构等各组件进行运动学和动力学分析,在此基础上结合发动机气缸内气体状态模型以及负载模型,推导发动机的动力学仿真模型.根据动力学仿真模型编制仿真软件,进行发动机工作过程的动态仿真.建立发动机样机试验系统,并进行样机试验.试验结果与仿真结果的对比表明:这种新型发动机在工作原理和结构设计上都是可行的,所建立的动力学仿真模型是基本正确的,进行适当修正后可用于发动机优化设计.     

仿生水下航行器的设计分析

面对海洋探测等领域对水下航行器的迫切需求,本文对当前水下航行器的现状和分类进行了分析,在此基础上结合仿生学方法,以水下鲸目动物为模板,设计建立了仿生水下航行器三维模型,基于流体动力学仿真软件对航行器机身与关键结合部位的压强、流线分布等力学特性进行了分析研究,研究工作对水下航行器设计优化具有借鉴意义。     

基于高能量转换效率的旋转式气动发动机动力学分析

针对目前常用气动发动机能量转换效率低的现状,提出一种新型旋转凸轮活塞式气动发动机结构。根据气动发动机工作原理,针对旋转式气动发动机膨胀容积大,缸内高压气体压力直接推动凸轮活塞旋转对外做功的结构特点,分析缸内气体压力与输出扭矩之间的关系,建立动力学模型,并以此动力学模型为基础,利用Matlab/Simulink软件对该发动机单缸工作过程进行计算机仿真分析。仿真结果表明:旋转式气动发动机具有低速时有效扭矩大,能量转换效率高的优点。     

水下航行器盖板启闭机构动力学分析与优化

为提高水下航行器快速性、减小开孔带来的噪声,盖板启闭机构被广泛应用。以空间连杆机构和凸轮机构为基础设计了盖板启闭机构方案,建立机构运动学模型,以盖板运动特性为设计目标,初步确定凸轮轮廓;建立机构的动力学模型,通过数值仿真分析盖板启闭机构的动力学特性,针对瞬时冲击载荷过大的问题开展方案优化设计。盖板启闭机构经过优化后,工作时对驱动力的要求明显降低,并且工作运行平稳,消除了冲击振动,能有效提高设备的可靠性和隐身性。     

自主水下航行器折叠天线设计

通过对水下机器人的主体外形以及传统水下机器人的外附体进行建模,运用CFD流体软件对其进行仿真分析,发现自主水下航行器外附体中,天线产生阻力最大。天线是自主水下航行器必不可少的通信模块。针对天线带来的大阻力问题,设计出两种折叠天线机构。运用ADAMS软件对比了两种折叠天线机构运动性能参数;运用SolidWorks的应力仿真模块分析了折叠天线各个部分的耐压强度。结果表明折叠天线的应用能为自主水下航行器性能产生积极影响,为自主水下航行器的设计提供参考。