自主水下航行器操纵性

目录
第1章 绪论 1
1.1 AUV分类 1
1.2 AUV研究现状 3
1.3 AUV操纵性研究 8
1.4 本书主要内容 9
参考文献 10
第2章 AUV操纵运动数学模型 12
2.1坐标系与参数描述 12
2.1.1坐标系的选取 12
2.1.2参数描述 13
2.1.3坐标转换矩阵 13
2.2 AUV六自由度操纵运动数学模型 15
2.2.1运动学方程 15
2.2.2动力学方程 19
2.2.3 AUV受力分析 22
2.2.4六自由度操纵运动数学模型 27
参考文献 27
第3章 流体动力计算与试验 28
3.1 流体动力计算方法概述 28
3.1.1 面元法和边界层理论 29
3.1.2 流体动力计算的经验公式 32
3.2 流体动力计算的 40
3.2.1 流动基本方程 41
3.2.2 常用离散格式及流场数值计算简介 44
3.2.3 湍流模拟方法与湍流模型 46
3.2.4 动参考系模型 49
3.2.5 动网格技术 50
3.2.6 翼身融合水下滑翔机的流体动力数值计算 52
3.2.7 AUV在极限流域中运动的流体动力数值计算 65
3.3 流体动力试验 80
3.3.1 位置力 81
3.3.2 旋转导数 91
3.3.3 附加质量 95
参考文献 100
第4章 操纵性分析 101
4.1 纵向运动的操纵性分析 101
4.1.1 纵向运动扰动方程 101
4.1.2 特征方程 103
4.1.3 运动参数的传递函数 104
4.1.4 阶跃操舵条件下纵平面运动参数的过渡函数 104
4.1.5 K-T分析 108
4.1.6 纵向运动参数的频率特性 110
4.1.7 算例分析 110
4.2 横向 114
4.2.1 横向 114
4.2.2 特征方程 117
4.2.3 运动参数的传递函数 118
4.2.4 阶跃操舵条件下运动参数的过渡函数 119
4.2.5 K-T分析 121
4.2.6 算例分析 122
参考文献 125
第5章 操纵性仿真 126
5.1 回转体型 126
5.1.1 动力定位模型的建立 126
5.1.2 动力定位下 136
5.1.3动力定位系统和鳍舵系统共同作用下 138
5.2 扑翼推进型 140
5.2.1 扑翼运动方式研究 140
5.2.2 扑翼推进推力特性研究 142
5.2.3 扑翼推进型 150
5.3 水下滑翔机操纵性仿真 153
5.3.1 水下滑翔机简介 153
5.3.2 水下滑翔机操纵运动数学模型 154
5.3.3 运动仿真计算 159
参考文献 164
第6章 海洋环境对操纵性的影响 166
6.1 海流对操纵性的影响 166
6.1.1 海流对 166
6.1.2 海流对 170
6.2 波浪对操纵性的影响 175
6.2.1 波浪对 175
6.2.2 波浪对 190
6.3 海流和波浪同时作用对 196
6.3.1 海流对波浪的影响 196
6.3.2 海流和波浪同时作用下 197
参考文献 199
第7章 拖曳系统对 AUV操纵性的影响200
7.1 多体动力学理论 200
7.1.1 牛顿 200
7.1.2 达朗贝尔原理 201
7.1.3 Kane方法 201
7.1.4 柔性多体系统动力学 203
7.1.5 多体系统动力学的数值解法 205
7.2 缆索动力学模型的建立 207
7.2.1 缆索运动姿态研究方法 207
7.2.2 坐标系建立 208
7.2.3 动力学模型 210
7.2.4 边界条件 212
7.2.5 节点初值计算 213
7.2.6 数值求解 213
7.3 拖缆对 213
7.3.1 拖曳系统运动数学模型的建立 213
7.3.2 拖缆运动的边界条件 214
7.3.3 节点初值计算 215
7.3.4 拖曳系统运动仿真分析 219
7.4 锚链对水下滑翔机操纵性的影响 223
7.4.1 水下滑翔机驻留过程多体系统耦合运动模型的建立 224
7.4.2 仿真求解方法 241
7.4.3 运动仿真分析 244
参考文献 251