CN117633960B 一种输水隧洞检测auv模型的优化方法 （哈尔滨工程大学）

本发明提出了一种输水隧洞检测AUV模型的然后从刚体和流体力的角度建立AUV六自由度运立了运动学和动力学模型，将隧洞检查AUV模型2yy3pex+qey+rez表示，流体质点的位置矢量用表示r1，随体坐标系下的线性加速度用表示步骤4，采用SOLIDWORKS三维建模软件建立隧洞检测AU所述翼板受力效果分析为对添加翼板前后的受力进行模拟分析，由于隧洞检测AUV是在步骤1中，将隧洞检测AUV视作刚体，将其运动法则将Eξ轴顺时针旋转90°;运动坐标系为B_xyz：将隧洞检测AUV的浮心设置为原点B，则Bx4测AUV的姿态可以用运动坐标系与大地坐标系之间转换的三个角度：横滚角俯仰角θ,偏5忽略水对隧洞检测AUV的作用，通过牛顿定律以及欧拉运动定律对运动坐标系下对隧Mg+cus(v)v=tw(9)6所述隧洞检测AUV流体力学建模具体为：对隧洞检测AUV进行受到流体动力学的响应，τRB=τH+τE+τ(16)其中流体作用力τH可以表示为：7选取长方体和圆柱体计算域，其中计算域的长确定为隧洞检测AUV的主尺6.一种用于执行权利要求1至5中任意一项所述的输水隧洞检测AUV模型的优化方法的8所述转换模块根据作业环境定义隧洞检测AUV的运动坐标系和大地坐标系，根据隧洞所述AUV模型简化模块根据转换模块的数据建立隧洞检测AUV的运动学模型和动力学所述优化模块采用SOLIDWORKS三维建模软件建立隧洞检测AUV模型，对该模型进行检所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任意一项所述方理器执行时实现权利要求1至5中任意一项所述方法9ROV(RemotelyOperatedVehicle)进行检测无法实现长距离检测。随着科学技术的发展，采用无人无缆的AUV进行输水隧洞检测成为研究热点右手法则将Eξ轴顺时针旋转90°;转化为运动坐标系相对于大地坐标系的运动[0030]所述运动学模型的建立方法为：隧洞检测AUV在大地坐标系中的坐标为(ξB,ηB,[0041]忽略水对隧洞检测AUV的作用，通过牛顿定律以及欧拉运动定律对运动坐标系下[0064]rn=-M,-C,(PV-D(V)V-g(R)(17)[0077]为了完成AUV的深度控制，首先建立AUV垂直面运动学模型；忽略隧洞检测AUV摇yy[0088]其中R0是隧洞检测AUV在大地坐标系中的位置矢量，运动坐标系下的角速度矢量值，对典型的隧洞形状进行计算域建模，以验证隧洞检测AUV在隧洞中受到水流作用力情测的效果，隧洞检测AUV定点作业时一般距离壁面0.5m左右，根据流场边界层厚面为出口设为压力出口；隧洞检测AUV设置为壁面边界条件；计算域四周边界条件设为壁[0107]所述翼板受力效果分析为对添加翼板前后的受力进行模拟分析，由于隧洞检测[0112]所述转换模块根据作业环境定义隧洞检测AUV的运动坐标系和大地坐标系，根据[0113]所述AUV模型简化模块根据转换模块的数据建立隧洞检测AUV的运动学模型和动[0114]所述优化模块采用SOLIDWORKS三维建模软件建立隧洞检测AUV模型，对该模型进检测AUV的运动学和动力学模型，并将其简化为的垂直面和水平面模型；建立了隧洞检测AUV张开翼板条件下受水流作用力的函数关一组绕其浮心的转动；对隧洞检测AUV选取国际水池会议(ITTC)推荐的和造船与轮机工程[0141]横滚角P:Eη轴与By轴形[0144]隧洞检测AUV运动为六自由度空间运动，六自由度运动关于各个坐标的矢量表示[0157]所述运动学模型的建立方法为：隧洞检测AUV在大地坐标系中的坐标为(ξB,ηB,[0168]在此部分忽略水对隧洞检测AUV的作用，通过牛顿定律以及欧拉运动定律对运动系数在隧洞检测中对于控制系统的影响很小，所以在本发明中忽略二阶以上粘性阻尼系[0210]为了完成AUV的深度控制，首先建立AUV垂直面运动学模型。忽略隧洞检测AUV摇yy[0219]综合成本等多重因素考虑，隧洞检测AUV的受力情况采用计算流体动力学数值模[0225]其中R0是隧洞检测AUV在大地坐标系中的位置矢量，运动坐标系下的角速度矢量[0235]根据参考资料及输水隧洞的实际情况，存在两种较为典型的隧洞形状，如图4所[0255]所述翼板受力效果分析为对添加翼板前后的受力进行模拟分析，由于隧洞检测[0256]在计算域为长方体隧洞的情况下，翼板添加前后和置于不同位置受力如下表所[0259]在计算域为圆柱体隧洞的情况下，翼板添加前后和置于不同位置受力如下表所[0262]由表可知，带翼板的隧洞检测AUV两种常见隧洞形状下都可更好地利用水流的作进而获得在不同流速下隧洞检测AUV的受力情况。综合安全避障和声呐等探测设备正常作工业生活用水的情况下，可以将流速控制为1m/s左右方便隧洞检测AUV检测。对隧洞检测[0278]所述转换模块根据作业环境定义隧洞检测AUV的运动坐标系和大地坐标系，根据[0279]所述AUV模型简化模块根据转换模块的数据建立隧洞检测AUV的运动学模型和动[0280]所述优化模块采用SOLIDWORKS三维建模软件建立隧洞检测AUV模型，对该模型进性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器readonlymemory，ROM、可编程只读存储器programmableROM，PROM、可擦除可编程只