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內(nèi)容簡介

操縱性是自主水下航行器(AUV)的重要性能指標之一，它代表了AUV保持和改變運動狀態(tài)的能力。《自主水下航行器操縱性》建立AUV操縱運動數(shù)學(xué)模型，分析流體動力計算方法，介紹操縱性分析方法；分別針對回轉(zhuǎn)體型AUV、撲翼推進型AUV和翼身融合水下滑翔機的操縱特點，進行操縱性仿真分析；建立在海流和波浪影響下的六自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型，仿真分析海洋環(huán)境對操縱性的影響；建立AUV拖曳系統(tǒng)的動力學(xué)方程，并以AUV拖曳拖纜和水下滑翔機駐留系統(tǒng)兩種不同特點的水下多體系統(tǒng)為例，分析拖曳系統(tǒng)對AUV操縱性的影響。

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 AUV分類 1
1.2 AUV研究現(xiàn)狀 3
1.3 AUV操縱性研究 8
1.4 本書主要內(nèi)容 9
參考文獻 10
第2章 AUV操縱運動數(shù)學(xué)模型 12
2.1 坐標系與參數(shù)描述 12
2.1.1 坐標系的選取 12
2.1.2 參數(shù)描述 13
2.1.3 坐標轉(zhuǎn)換矩陣 13
2.2 AUV六自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型 15
2.2.1 運動學(xué)方程 15
2.2.2 動力學(xué)方程 19
2.2.3 AUV受力分析 22
2.2.4 六自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型 27
參考文獻 27
第3章 流體動力計算與試驗 28
3.1 流體動力計算方法概述 28
3.1.1 面元法和邊界層理論 29
3.1.2 流體動力計算的經(jīng)驗公式 32
3.2 流體動力計算的CFD方法 40
3.2.1 流動基本方程 41
3.2.2 常用離散格式及流場數(shù)值計算簡介 44
3.2.3 湍流模擬方法與湍流模型 46
3.2.4 動參考系模型 49
3.2.5 動網(wǎng)格技術(shù) 50
3.2.6 翼身融合水下滑翔機的流體動力數(shù)值計算 52
3.2.7 AUV在極限流域中運動的流體動力數(shù)值計算 65
3.3 流體動力試驗 80
3.3.1 位置力 81
3.3.2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù) 91
3.3.3 附加質(zhì)量 95
參考文獻 100
第4章 操縱性分析 101
4.1 縱向運動的操縱性分析 101
4.1.1 縱向運動擾動方程 101
4.1.2 特征方程 103
4.1.3 運動參數(shù)的傳遞函數(shù) 104
4.1.4 階躍操舵條件下縱平面運動參數(shù)的過渡函數(shù) 104
4.1.5 K-T分析 108
4.1.6 縱向運動參數(shù)的頻率特性 110
4.1.7 算例分析 110
4.2 橫向-橫滾運動的操縱性分析 114
4.2.1 橫向-橫滾運動的擾動方程 114
4.2.2 特征方程 117
4.2.3 運動參數(shù)的傳遞函數(shù) 118
4.2.4 階躍操舵條件下運動參數(shù)的過渡函數(shù) 119
4.2.5 K-T分析 121
4.2.6 算例分析 122
參考文獻 125
第5章 操縱性仿真 126
5.1 回轉(zhuǎn)體型AUV操縱性仿真 126
5.1.1 動力定位模型的建立 126
5.1.2 動力定位下AUV操縱性仿真 136
5.1.3 動力定位系統(tǒng)和鰭舵系統(tǒng)共同作用下AUV操縱性仿真 138
5.2 撲翼推進型AUV操縱性仿真 140
5.2.1 撲翼運動方式研究 140
5.2.2 撲翼推進推力特性研究 142
5.2.3 撲翼推進型AUV操縱性能研究 150
5.3 水下滑翔機操縱性仿真 153
5.3.1 水下滑翔機簡介 153
5.3.2 水下滑翔機操縱運動數(shù)學(xué)模型 154
5.3.3 運動仿真計算 159
參考文獻 164
第6章 海洋環(huán)境對操縱性的影響 166
6.1 海流對操縱性的影響 166
6.1.1 海流對AUV運動影響的數(shù)學(xué)模型 166
6.1.2 海流對AUV操縱性影響的數(shù)值仿真 170
6.2 波浪對操縱性的影響 175
6.2.1 波浪對AUV運動影響的數(shù)學(xué)模型 175
6.2.2 波浪對AUV操縱性影響的數(shù)值仿真 190
6.3 海流和波浪同時作用對AUV操縱性的影響 196
6.3.1 海流對波浪的影響 196
6.3.2 海流和波浪同時作用下AUV操縱性仿真計算 197
參考文獻 199
第7章 拖曳系統(tǒng)對AUV操縱性的影響 200
7.1 多體動力學(xué)理論 200
7.1.1 牛頓-歐拉方程 200
7.1.2 達朗貝爾原理 201
7.1.3 Kane方法 201
7.1.4 柔性多體系統(tǒng)動力學(xué) 203
7.1.5 多體系統(tǒng)動力學(xué)的數(shù)值解法 205
7.2 纜索動力學(xué)模型的建立 207
7.2.1 纜索運動姿態(tài)研究方法 207
7.2.2 坐標系建立 208
7.2.3 動力學(xué)模型 210
7.2.4 邊界條件 212
7.2.5 節(jié)點初值計算 213
7.2.6 數(shù)值求解 213
7.3 拖纜對AUV操縱性的影響 213
7.3.1 拖曳系統(tǒng)運動數(shù)學(xué)模型的建立 213
7.3.2 拖纜運動的邊界條件 214
7.3.3 節(jié)點初值計算 215
7.3.4 拖曳系統(tǒng)運動仿真分析 219
7.4 錨鏈對水下滑翔機操縱性的影響 223
7.4.1 水下滑翔機駐留過程多體系統(tǒng)耦合運動模型的建立 224
7.4.2 仿真求解方法 241
7.4.3 運動仿真分析 244
參考文獻 251

• 信息來源：科學(xué)出版社。

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