两栖车辆水上操纵运动建模与仿真.pdf

《两栖车辆水上操纵运动建模与仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第28卷第7期计算机仿真2011年7月文章编号：1006—9348(2011)07—0336一04两栖车辆水上操纵运动建模与仿真袁益民1，郭齐胜2(1．山东水利职业学院，山东日照276826；2．装甲兵工程学院。北京100cr72)籀要：研究两栖车辆航行操纵预报精度问题，两栖车辆水上操纵性能目前仅以工程估算和实车试验预报。精度较差。基于水动力学理论与刚体动力学理论提出了一种两栖车辆水上操纵运动的仿真方法。车体运动由刚体空间运动方程描述，外力项按照物理特性分类求解。水动力项采用泰勒展开，水动力系数依据车辆形体特征和水动力学理论进行简化与计算，并采用龙格一库塔法解算运动方程。实现

2、了准确预报了两栖车辆的操纵运动，计算结果与文献结果基本一致，表明方法可用于预报两栖车辆的水上操纵运动。关键词：水动力学；两栖车辆；操纵性能；龙格一库塔法中图分类号：11824文献标识码：BModeIingandSimulationofManeuVeringBehaviorofSailingAmpllibio吣VehicleYuANYi—minl，GuOQi—shen酽(1．ShandoIlgWaterPol归hIlicRizh∞shandoIlg276826，ClIi衄；2．Ac“e珈【y“Arm0惦dF’orceEn舀m谢Ilg，Beijing100072，CIlim)AB

3、STI认CT：Amethodf醅simul撕ngm觚euve血gbeha、ri叫of眦lphibiousvehicleis砘nedba∞d蚰rigidbodydy·nalIlics蛐dhydmdy删cBfh∞lvingtllepmblemtlIatmaneuverabiUtyofvehicki8haIdtopredict蚰d甜lalyze．Mo-ti仰isdescribedbysp们e啪ti∞equatiomofri酬body．Forcete姗i8∞lVedaccordillgtophysicalpmperty．刖妇’beiIIgc∞verbedimoTaylor8甜船，hy

4、dmdy删cte眦is8implified肌dcalculatedaccordirIgto8llapefeature0fVeIIi-cle蚰dhydrody删cstlleory．Runge—Kut￡amed砌i8employedto∞lvenm叫v甜llgm砸∞equ撕。璐．Co眦lusi∞8howstImttlIe加m甜calpredictillg阳$IdtisideInjcalwitll瑚llItinfbnnerliterab峨，锄dtlle删吐hodc蛐beusedt0predictm吼哪erabilityofamphibb∞Vehick．KEYwORDS：Hydrod

5、yn枷jcs；Amphibi伽svehicle；M锄euVerability；Runge—kutIamethod1引言两栖车辆的操纵性是指按照驾驶员的意图保持或改变其运动状态的性能，即车辆能保持或改变其航速、航向和位置的性能。主要研究内容包括，航向稳定性和回转性。操纵性对在海上使用的两栖车辆尤为重要。它与两栖装甲车辆水上航行的安全性、经济性以及战斗力和生存能力有着密切关系，一旦失去操纵，将无法控制装备的航行方向，沦为随波逐流，车辆也将失去战斗力。长期以来，两栖车辆操纵性方面多以工程估算和实车试验为主⋯【21，理论研究较少【3】[“。其操纵性预报精度低，设计和优化工作的效率较低

6、。为寻求一种合理的理论预报方法，这里借鉴船舶运动仿真模型”J，提出以刚体空间运动方程为基本控制方程，结合收稿日期：2010一05一18惨回日期：2010一06—29—336一船舶水动力方程，建立用于描述两栖车辆操纵运动的数学模型。并以龙格一库塔法解算数学模型，实现了两栖车辆操纵运动的仿真。准确预报操纵性。2两栖车辆操纵运动数学模型车辆可视为一个在水上做六自由度运动的刚体，在地面、水面或者水中的任意一点E建立固定于地球上的坐标系E细∈；Ⅸ轴正向指向地心，联轴与陆轴位于水平面内，且与磁轴垂直，构成右手直角坐标系，如图1所示。车辆固定坐标系虽然是惯性参考系，但很多情况下使用起来不够

7、方便，比如车体的转动惯量用车辆固定坐标系参数来表示，形式上会变得很复杂。因此，除车辆固定坐标系外还需建立固结于车体上的运动坐标系，如图l所示。运动坐标系的原点可取在车体上的任意处，更一般的是在车体的质心处。在车辆的质心处建立O珂z坐标系。纵轴田l同定坐标系与运动坐标系0x在其纵剖面内，且平行于车体基线，正向指向车首；横轴0)r平行于车体基面，正向指向右舷；铅垂轴Oz向下，正向指向车底甲板，0xyz也构成右手直角坐标系。运动坐标系随车体一起运动，主要用来描述车体绕质心的旋转运动。运动坐标系便于描述推力、水