基于SIMULINK的舰船六自由度运动仿真

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六自由度平台动力学仿真研究

六自由度平台动力学仿真研究

六自由度运动平台动力学仿真研究陈勇军(华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室,武汉430223)摘要:针对六自由度运动平台设计过程中遇到的问题,文中运用ADAMS软件对六自由度运动平台运动过程进行仿真研究,并进行可平台的逆运动学和正运动学仿真。

仿真结果表明:通过仿真可以检测该机构运动过程中的干涉情况,也可直观再现平台的运动过程。

还可求出平台的位置反解和位置正解,大大减少了工作量,缩短了产品的研制周期。

关键字:六自由度运动平台;动力学分析;仿真;正解;反解Research on Simulation of Dynamic Analysis on Six-DOFMotion PlatformCHEN Yongjun(Huazhong Institute of Electro-optics—Wuhan National Laboratory for Optoelectronics,Wuhan430223,China)Abstract:Due toKeywords: Six-DOF motion platform ; dynamic analysis ; simulation; positive solutions; anti-positive solutions1 引言六自由度运动平台通过模拟物体在三个方向的平动和转动,即前后平移、左右平移、上下垂直运动、俯仰、滚转和偏航及复合运动,进而可模拟出各种空间运动姿态。

六自由度平台作为一种重要的仿真实验设备,已广泛应用于导弹、飞机、舰船和车辆等领域的模拟训练,还可用来模拟地震的情景,在动感电影、娱乐设备等领域也有应用。

六自由度运动平台主要由上下两个平台和六个并联的、可独立自由伸缩的缸组成,其中伸缩缸与平台通过球铰联接,通过改变伸缩缸的长度就可实现上平台的各种空间运动[1]。

要准确的控制上平台的运动姿态就需要精确的控制六个缸的运动,这样就要求我们了解六自由平台的位置反解和位置正解的算法。

《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》

《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》

《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》篇一一、引言随着科技的不断进步,六自由度(6-DOF)运动模拟器在许多领域如军事训练、航天仿真、医疗康复等应用越来越广泛。

本文旨在深入分析新型六自由度运动模拟器的性能,并对其设计进行探讨。

二、六自由度运动模拟器概述六自由度运动模拟器是一种能够模拟多种运动状态的设备,它能够在三维空间内实现平动和转动等六个方向上的自由运动。

该设备主要利用计算机控制系统和执行机构进行实时控制,以达到精确模拟的效果。

三、性能分析(一)运动性能分析新型六自由度运动模拟器具有较高的运动性能,能够在短时间内实现多种复杂运动轨迹的模拟。

其运动范围广,响应速度快,可满足不同场景下的需求。

此外,该设备具有较高的动态性能和稳定性,能够在运动过程中保持较高的精度和稳定性。

(二)控制性能分析新型六自由度运动模拟器的控制性能也是其重要的性能指标之一。

该设备采用先进的计算机控制系统,能够实时接收指令并快速响应。

同时,该系统还具有较高的抗干扰能力和自适应性,能够在复杂的环境下保持稳定的控制效果。

(三)环境适应性分析新型六自由度运动模拟器具有较强的环境适应性,能够在不同的环境下进行工作。

其结构紧凑、易于安装和维护,且具有较强的抗振动和抗冲击能力,能够在恶劣的环境下保持稳定的性能。

四、设计探讨(一)结构设计新型六自由度运动模拟器的结构设计是保证其性能的关键因素之一。

设计时需考虑设备的承载能力、刚度、精度等因素,并采用先进的制造工艺和材料,以保证设备的稳定性和可靠性。

此外,还需要考虑设备的可维护性和可拆卸性,以便于设备的维护和运输。

(二)控制系统设计新型六自由度运动模拟器的控制系统是设备的核心部分,其设计直接影响到设备的性能和控制效果。

设计时需考虑控制系统的实时性、稳定性和可靠性等因素,并采用先进的控制算法和计算机技术,以保证设备的精确控制和稳定运行。

(三)软件设计软件设计是新型六自由度运动模拟器的重要组成部分,其设计需考虑用户界面、数据交互、故障诊断等功能。

船舶六自由度操纵-摇荡耦合运动的数学建模与分析

船舶六自由度操纵-摇荡耦合运动的数学建模与分析

1
船舶运动坐标系
为了定量描述船舶的操纵运动和摇荡运动,建立
ห้องสมุดไป่ตู้
0
引 言
船舶在航行过程中会产生 6 个方向的自由度。这
动和摇荡运动分开建模分析,其研究成果不能真实表 现船舶的实时运动状态 [2] 。在研究操纵运动时,假设 船舶在静水条件下航行,通过操控方向舵使船舶运动 来研究其响应特性。在研究摇荡运动时,假设船舶在 风浪中直线匀速运动时,研究船舶对风浪的响应性 能。在实际航行过程中,静水环境和匀速直线运动难 以保证,因此将操纵运动和摇荡运动分开研究具有局 限性。将操纵运动和摇荡运动相耦合再进行分析,才 能真实地反映船舶运动情况。 船舶的运动分析模型大致可分为水动力模型和基 于运动响应模型。水动力模型以动力学定律为基础, 建立船舶运动状态和船舶作用力的关系模型。基于运 动响应模型通过实验获取操纵性能和船舶运动状态之
映船舶的实际运动状态。针对这一问题,本文建立了六自由度的船舶操纵 -摇荡耦合运动的数学模型。建立了 2 种船 舶运动坐标系,并推导 2 种坐标系之间的转化关系。此外,在设计船舶运动仿真计算流程的基础上,利用 MMG 分 离模型分别建立船体、螺旋桨、舵的动力学数学模型,将波浪中的操纵运动和摇荡运动结合起来。
收稿日期 : 2017 – 08 – 22 作者简介 : 乐志峰 (1980 – ) ,男,硕士,讲师,研究方向为计算数学。
第 39 卷
乐志峰:船舶六自由度操纵 -摇荡耦合运动的数学建模与分析
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间的关系,再根据这种关系建立运动模型。本文主要 通过建立水动力模型来分析操纵 -摇荡耦合运动。
第 39 卷 第 10A 期 2017 年 10 月
舰 船 科 学 技 术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY

用于航海模拟的六自由度并联机器人的研究

用于航海模拟的六自由度并联机器人的研究

关键词:航海模拟、六自由度并联机器人、研究
航海模拟的发展历程、现状及面 临的挑战
航海模拟技术的发展可以追溯到20世纪初,当时主要应用于船舶驾驶训练。 随着计算机技术、仿真技术、传感器技术的发展,航海模拟技术也不断得到改进 和优化。目前,航海模拟技术已经广泛应用于船舶设计、海洋资源开发、海洋工 程等领域。
谢谢观看
然而,六自由度并联机器人在航海模拟中的应用也存在一些挑战和限制。首 先,这种机器人的制造成本较高,需要投入大量的人力、物力和财力进行研发和 生产。其次,这种机器人的控制系统和传感器系统比较复杂,需要较高的技术水 平和经验进行调试和控制。此外,虽然六自由度并联机器人在航海模拟中具有广 阔的应用前景,但由于其技术的复杂性和应用领域的特殊性,需要进一步的技术 突破和改进才能更好地满足实际应用需求。
六自由度并联机器人是一种具有六个自由度的机器人,它可以通过计算机进 行控制,实现各种复杂的动作和姿态。这种机器人的基本原理是采用并联结构, 以提高机器人的稳定性和灵活性。
六自由度并联机器人的构建模块主要包括机械系统、控制系统、传感器系统 等。其中,机械系统是机器人的主体结构,它决定了机器人的运动形态和负载能 力。控制系统是机器人的核心部分,它负责机器人的动作和姿态控制。传感器系 统则是机器人的感知器官,它可以帮助机器人感知周围环境,从而实现更好的交 互效果。
针对六自由度并联机器人在航海模拟中的应用,我们可以根据实际需求,选 择合适的控制算法和构建模块,以实现机器人对船舶运动的精确模拟。此外,我 们还可以通过将机器人与实际船舶进行联动,以提高模拟的真实感和可靠性。
六自由度并联机器人在航海模拟中的应用前景和潜力
将六自由度并联机器人应用于航海模拟中,可以带来许多优势。首先,这种 机器人可以精确地模拟船舶的运动,包括航速、航向、横摇、纵摇等多个自由度, 从而更好地满足航海模拟的需求。其次,六自由度并联机器人的灵活性很高,可 以适用于各种类型的船舶和海洋工程结构物。此外,这种机器人的使用可以大大 提高航海模拟的效率和真实感,从而为船舶驾驶、海洋资源开发和海洋工程等领 域提供更准确的模拟实验平台。

第六讲 simulink仿真

第六讲 simulink仿真
(2) 将整个模型连接起来
连线方法:将鼠标置于某模块的输出或输入端口附近 时,鼠标将变成十字形,点击鼠标并将其拖至待连接的 另一模块的端口即可。若连线后对连线的走向不满意, 可以选中该线,然后拖动它的关键点移动直到满意为止
第四步:进行系统仿真
在这一步骤里,将设置仿真的时间、步长 以及算法。这些参数都在simulation菜单下 的“parameters”命令中设置。
Simulink简介 Simulink仿真流程 Simulink模块的操作 Simulink的基本模块介绍 电子线路仿真试验
一、simulink简介 简介
Simulink是matlab中的一个建立系统方 框图和基于方框图级的系统仿真环境,是 一个对动态系统进行建模、仿真并对仿真 结果进行分析的软件包。
在使用simulink进行建模时,往往 不可能从最基本的元件开始,搭建整 个电路。我们当然可以将以前搭建过 的模块直接拿过来引用,就像编程时 调用子函数一样。这些被引用的模块 就可以称为子系统。
课后作业
设计一个四选一的数据选择器,用 simulink实现并对结果进行分析
simulink添加和选取模块模块位置和外形的调整调整模块颜色和效果模块名的处理改变模块名的位置复制和删除模块模块属性和参数的设置模块间的连线标注连线simulink单击模块浏览器中的打开图标选择matlab目录下的toolboxsimulinkblockssimulink3模型打开
第六讲 simulink仿真 仿真
第二步: 第二步:将所需模块添加到模型中
位于顶层的模块库有:simulink基本模块库、 communication blockset通信模块库等。每个模 块库里包含许多子模块库。 只需用鼠标选中模块,然后不要松开鼠 标,将其拖动到模型窗口再松开鼠标。

六自由度舰船运动模拟器随机海浪谱模拟

六自由度舰船运动模拟器随机海浪谱模拟

六自由度舰船运动模拟器随机海浪谱模拟
皮阳军;王宣银;罗晓晔;顾曦
【期刊名称】《振动、测试与诊断》
【年(卷),期】2010(030)004
【摘要】为了测试随机海浪引起的振动对舰载设备性能和可靠性的影响,提出利用六自由度舰船运动模拟器复现随机海浪谱,对舰载设备进行环境模拟试验.针对六自由度舰船运动模拟器的实际情况,提出双闭环控制方法,利用实时正解代替输出传感器.研究了基于谱均衡和时域随机化的随机海浪谱驱动信号生成技术,并在六自由度舰船运动模拟器上进行试验.试验结果表明,该方法能在六自由度舰船运动模拟器上模拟随机海浪谱,频域复现精度达到±1 dB.
【总页数】4页(P375-378)
【作者】皮阳军;王宣银;罗晓晔;顾曦
【作者单位】浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州,310027;杭州职业技术学院模具研究所,杭州,310018;浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP242;TP391.76
【相关文献】
1.六自由度运动模拟器的动感模拟算法研究 [J], 延皓;李洪人;姜洪洲;陈源;黄利华
2.风浪条件下六自由度舰船运动模拟器运动仿真 [J], 李晓;彭利坤
3.水平运动模拟器复演随机海浪谱实验 [J], 薛米安;邢建建;苑晓丽;陈奕超;罗铆钧
4.基于海浪谱的海浪随机粗糙面模拟 [J], 李浩正;包新宇;张强;
5.基于遗传算法的六自由度舰船运动模拟器的参数优化 [J], 赵强;李洪人;张铁柱因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

飞机六自由度模型及仿真研究

飞机六自由度模型及仿真研究一、本文概述随着航空工业的快速发展和飞行器设计的日益复杂化,对飞机动力学特性的理解和分析变得越来越重要。

其中,飞机的六自由度模型是理解和分析飞机动力学特性的基础工具。

本文旨在深入探讨飞机六自由度模型的建立过程,以及基于该模型的仿真研究。

我们将首先介绍飞机六自由度模型的基本概念和理论框架,然后详细阐述模型的建立过程,包括动力学方程的推导、运动学方程的构建以及控制逻辑的设计。

在此基础上,我们将展示如何利用该模型进行仿真研究,包括飞行轨迹的模拟、飞行稳定性的分析以及飞行控制策略的优化等。

我们将总结飞机六自由度模型及仿真研究的重要性,并展望未来的研究方向和应用前景。

本文的目标读者包括航空工程领域的学者、工程师以及研究生,希望通过本文的阐述,能够帮助读者更好地理解和掌握飞机六自由度模型及仿真研究的相关知识和技术。

我们也希望本文的研究能够对飞行器设计、飞行控制以及飞行安全等领域的发展提供一定的理论支持和实践指导。

二、飞机六自由度模型建立在飞行动力学中,飞机的运动可以分解为六个自由度:三个沿坐标轴的平动(纵向、横向和垂直)和三个绕坐标轴的转动(滚转、俯仰和偏航)。

六自由度模型的建立是飞行仿真研究的基础,它能够全面、准确地描述飞机的空间运动特性。

我们需要定义飞机的坐标系和参考坐标系。

通常采用机体坐标系来描述飞机的姿态和运动,而地面坐标系或惯性坐标系则用于描述飞机的位置和速度。

在机体坐标系中,飞机的滚转、俯仰和偏航运动可以通过欧拉角来描述。

接下来,根据牛顿第二定律和动量矩定理,建立飞机的运动方程。

这些方程包括沿三个坐标轴的平动方程和绕三个坐标轴的转动方程。

平动方程描述了飞机的加速度与所受合力的关系,而转动方程则描述了飞机的角加速度与所受合力矩的关系。

在建立运动方程时,需要考虑飞机的质量、质心位置、惯性矩等参数,以及作用在飞机上的各种力(如重力、推力、升力、阻力等)和力矩(如滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩等)。

六自由度舰面模拟平台的数学建模与仿真

六自由度舰面模拟平台的数学建模与仿真
胡国才;侯志强;应朝龙
【期刊名称】《海军航空工程学院学报》
【年(卷),期】2006(021)003
【摘要】建立了一种六自由度运动平台的数学模型;按国家标准(GB/T 14410-93)定义的坐标系,导出了液压动作筒长度与平台六自由度位移之间的关系;最后根据液压动作筒的极限行程,采用数值仿真确定了平台单自由度运动时的幅值,对平台的多自由度组合运动也进行了仿真计算,为设计六自由度舰面模拟运动平台提供了理论依据.
【总页数】5页(P307-310,324)
【作者】胡国才;侯志强;应朝龙
【作者单位】海军航空工程学院飞行器工程系,山东烟台,264001;海军航空工程学院飞行器工程系,山东烟台,264001;海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台,264001
【正文语种】中文
【中图分类】O242.1
【相关文献】
1.飞行模拟器六自由度运动平台的仿真研究 [J], 王辉;陈学森
2.船坞登陆舰医疗救治平台模拟仿真分析 [J], 薛晨;张鹭鹭;徐纪平;范恺洋;顾仁兵;郭玉峰;张义
3.海浪模拟视觉仿真系统与并联六自由度平台控制系统的数据通信 [J], 陈宁;魏亮
4.基于四元数的六自由度平台位置反解仿真模拟 [J], 朱道扬;段少丽
5.基于六自由度运动平台的潜艇模拟器的研究与仿真 [J], 陈雪丽;张成义
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潜艇应急上浮六自由度运动及黏性流场数值模拟

潜艇应急上浮六自由度运动及黏性流场数值模拟周广礼;董文才;欧勇鹏【摘要】为揭示潜艇应急上浮过程中的强非线性运动及水动力作用规律,基于RANS方程及流体体积模型,针对Suboff标模建立了潜艇应急上浮数值预报方法.通过开展不同纵倾攻角及斜航漂角下全附体模型的水动力计算,验证了该计算方法的有效性,确定了其适用范围,进而结合整体动网格技术模拟了潜艇的应急上浮过程,获得了艇体六自由度运动的时历参数及流场细节信息.数值模拟结果表明该方法能够较合理地描述潜艇上浮的运动规律,也证明了该方法在潜艇上浮多自由度运动及水动力性能研究中的潜力和适用性.%A method to estimate su bmarine′s strongly nonlinear motion and hydrodynamic performance during emergency ascent was presented.RANS equations and VOF (volume of fluid) model were applied for simulation cases.The oblique towing experiments with different pitch and yaw angles were calculated numerically to verify the effectiveness of the method and obtain the proper application range for a fully appended Suboff model.Therefore, the emergency ascent process of submarine was simulated with integral dynamic mesh strategy, and the time parameters and the detail flow information of submarine under 6DOF (six degree of freedom) motion were obtained.Numerical simulation results show that the method can reasonably describe the motion law for submarine′s emergency ascent and is feasible and powerful in the research about the multi degree of freedom motions and hydrodynamic characteristics of the submarine′s ascent.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】8页(P199-206)【关键词】潜艇;应急上浮;计算流体力学;六自由度运动;流场特性【作者】周广礼;董文才;欧勇鹏【作者单位】海军工程大学舰船工程系, 湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系, 湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系, 湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】U661.32潜艇水下航行时,如遭遇破舱进水、卡舵等危险情况,往往是通过紧急吹除压载水舱内海水的方式使潜艇迅速浮出水面。

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真吴成成;袁利毫;昝英飞;王鑫【摘要】研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。

以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。

%The 6-DOF maneuvering model is based on MMG (Ship Maneuvering Model Group) mathematical model and catenary model of towing rope, include a series of maneuvering motion equations of towing system. The ship towing system contains one tug, one barge and towrope. Maneuvering motion simulation of the towing system is carried out by numerical calculation. Taking a tug boat towing a jacket barge as example, the factors such as towing rope length, towing speed and environmental conditions are studied. The simulation obtains some useful conclusion for improve operational security.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】6页(P57-62)【关键词】水路运输;拖航系统;MMG模型;六自由度;仿真【作者】吴成成;袁利毫;昝英飞;王鑫【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院船舶设计研究所,哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院船舶设计研究所,哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院船舶设计研究所,哈尔滨 150001;海洋石油工程股份有限公司,天津300461【正文语种】中文【中图分类】U644水路运输是物流运输的重要组成部分。

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o c o n t r a s t s i mu l a t i o n s a r e c a r r i e d o u t . I t i s i n ic d a t e d t h a t he t h i g h a x i a l r o t a i t n g r a t e i s h e l p f u l f o r s ab t i l i t y o f n o r ma l a n d l a t e r l a ir d e c t i o n s b y he t e x p e r i me n t r e s u l t s .
摘要:刚体 六 自由度运动仿真是飞机 、火箭 、导弹及舰船等载体运动仿真 的基础 , 能较好 的反映 出刚体 的运动 本质。针对刚体六 自由度运动 ,介绍了三大常用坐标 系定义 ,在此基础 上建 立了舰船 六 自由度运动方程 ,利 用 MA T L A B / S I MU L I N K 的A e r o s p a c e T具箱建 立了一般 刚体 的六 自由度仿真模 型并进行了两组对比仿真实验 ,实 验结果表明轴向高速旋转有助于保持舰 船法向和横 向的稳定性 。 关键词 :刚体 ;六自由度 ; MA T L A B ;S I MU L I N K 中图分类号 :T P 3 9 1 . 9 文献标识码 :A
( 1 . 9 1 3 8 8 T r o o p s o f P L A Z h a n j i a n g 5 2 4 0 2 2 ;
2 . N a v a l U n i v e r s i t y o f E n g i n e e r i n g W u h a n 4 3 0 0 3 3 C h i n a ) Ab s t r a c t :T h e r i id g b o d y s i x — d e g r e e s — o f - f r e e d o m s i mu l a i t o n i s t h e b a s i s o f t h e mo v e me n t s i mu l a i t o n f o r m i s s i l e 、
性坐标系 ,这对一般机动 速度不是很 高的载体是适 用的 ,
但对于例如飞行马赫数超过5 的飞行器等载体将不适用 。本 文采用 的仿真模型是在 地心惯性坐 标系基础 上建立 的,适 导弹等 载体 的运 动本质 。通 常刚体运 动模 型是基 于地面坐 用范 围更 加广 泛。
S I MUL I NK是MA T L AB的扩 展 软件 包 ,其 与 用 户交
Ke y wo r d s :t h e i r g i d b o d y;s x i d e re g e d o f  ̄ e e d o m ;M ATL AB; S I M ULI NK
标系建立的,即不考虑大地的曲率和旋转,将大模型能够 较为全面地反 映飞机 、火 箭 、
a i r p l a n e 、mi s s i l e a n d S O o n . Th e t h r e e n o r ma l c o o r d i n a t e s y s t e ms a n d t h e e q u a t i o n s f o r t h e mo v e me n t o f t h e r i g i d
2 o l 3 年o 7 月。 第1 3 期
电 子 测 试
ELEcTR0Nl c TEsT
Ju 1 . 2 o 1 3
No . 1 3
基于 S I M U L I N K的舰船六 自由度运动仿真
邱 政 ,童余德
( 1 . 9 1 3 8 8 部队 ,广东湛江 5 2 4 0 2 2 ;2 . 海 军工程大学 ,湖北武汉 4 3 0 0 3 3 )
The wa r s h i p Si x- de g r e e s - o f - f r e e do m Mo v e me nt Si mu l a t i o n Ba s e d o n S I M[ 1 [ J ] 【 I NK
Q i u Z h e n g ,T o n g Y u d e
mo v e me n t s i mu l a i t o n or f i r id g b o d y i s c o n s t r u c t e d b a s e d o n a e r o s p a c e b l o c k — s e t o f Ma t l a b / S i mu l i n k i s p r e s e n t e d a n d
基金项 目:国家青年 科学基金 项 目 ( 4 0 9 0 4 0 1 8 );国家杰 出青年 互 接 口是基 于 Wi n d o ws 的模 块 化 图形 输入 ,用户 通 过在 基金项 目 ( 4 0 1 2 5 0 1 3)。
b 0 d y s i x — d e g r e e s — o f -  ̄ e e d o m i n t h i s t h r e e c o o r d i n a t e s y s t e ms a r e i n t r o d u c e d T h e mo d e l o f s i x — d e re g e s — o f -  ̄ e e d o m
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