考虑互扰效应的链杆式水下机器人动力学建模及仿真OA
Research on dynamic modeling and simulation of articulated underwater vehicles considering hydrodynamic interaction effects
针对链杆式水下机器人动力学建模中流体动力模型完备性不足的问题,本文提出了一种考虑杆件间流体互扰效应的建模方法.基于旋量理论建立了链杆系统的运动学与动力学方程,并结合计算流体力学分析了相邻杆件相对位形变化对水动力的影响规律,构建修正水动力模型以描述复杂流场中的受力特性.在此基础上建立操纵性方程并开展仿真验证.结果表明,该模型能够较好刻画链杆式水下机器人在水平面回转、螺旋下潜和垂直面潜浮等典型运动中的动力学响应.考虑杆件间流体互扰效应的建模方法对于提升建模精度、验证链杆式水下机器人运动控制方法具有较好的支撑.
To address the incomplete hydrodynamic models in the dynamic modeling of articulated underwater vehicles,a modeling method that accounts for inter-link hydrodynamic interaction is proposed.The kinematic and dynamic equations of the articulated system are derived based on screw theory,and computational fluid dynamics(CFD)is used to analyze how relative poses between adjacent links affect hydrodynamic forces,resulting in a modified hydrodynamic model for complex flow fields.On this basis,maneuvering equations are established and simulations are conducted.The results show that the model can accurately capture the dynamic responses of articulated underwater vehicles in horizontal turning,helical diving,and vertical-plane diving and surfacing,and that considering inter-link hydrodynamic interaction improves modeling accuracy and provides support for the validation of motion control methods.
盛聪;姜言清;张君蕊;李航;李昊政;胡测
哈尔滨工程大学 智能海洋航行器技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001||哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001哈尔滨工程大学 智能海洋航行器技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001||哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001||哈尔滨工程大学 三亚南海创新发展基地,海南 三亚 572000哈尔滨工程大学 智能海洋航行器技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001||哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001哈尔滨工程大学 智能海洋航行器技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001||哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001哈尔滨工程大学 智能海洋航行器技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001||哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001哈尔滨工程大学 智能海洋航行器技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001||中国船舶集团有限公司第七一〇研究所,湖北 武汉 430200
信息技术与安全科学
链杆式水下机器人多体动力学水动力运动仿真互扰效应操纵性旋量理论计算流体力学
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《哈尔滨工程大学学报》 2026 (5)
941-948,8
国家重点研发计划(2023YFC2810500)三亚崖州湾科技城科技专项资助项目(SKJC-2022-PTDX-012).
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