CN117633960B 一種輸水隧洞檢測auv模型的優(yōu)化方法 （哈爾濱工程大學）

本發(fā)明提出了一種輸水隧洞檢測AUV模型的然后從剛體和流體力的角度建立AUV六自由度運立了運動學和動力學模型，將隧洞檢查AUV模型2yy3pex+qey+rez表示，流體質點的位置矢量用表示r1，隨體坐標系下的線性加速度用表示步驟4，采用SOLIDWORKS三維建模軟件建立隧洞檢測AU所述翼板受力效果分析為對添加翼板前后的受力進行模擬分析，由于隧洞檢測AUV是在步驟1中，將隧洞檢測AUV視作剛體，將其運動法則將Eξ軸順時針旋轉90°;運動坐標系為B_xyz：將隧洞檢測AUV的浮心設置為原點B，則Bx4測AUV的姿態(tài)可以用運動坐標系與大地坐標系之間轉換的三個角度：橫滾角俯仰角θ,偏5忽略水對隧洞檢測AUV的作用，通過牛頓定律以及歐拉運動定律對運動坐標系下對隧Mg+cus(v)v=tw(9)6所述隧洞檢測AUV流體力學建模具體為：對隧洞檢測AUV進行受到流體動力學的響應，τRB=τH+τE+τ(16)其中流體作用力τH可以表示為：7選取長方體和圓柱體計算域，其中計算域的長確定為隧洞檢測AUV的主尺6.一種用于執(zhí)行權利要求1至5中任意一項所述的輸水隧洞檢測AUV模型的優(yōu)化方法的8所述轉換模塊根據(jù)作業(yè)環(huán)境定義隧洞檢測AUV的運動坐標系和大地坐標系，根據(jù)隧洞所述AUV模型簡化模塊根據(jù)轉換模塊的數(shù)據(jù)建立隧洞檢測AUV的運動學模型和動力學所述優(yōu)化模塊采用SOLIDWORKS三維建模軟件建立隧洞檢測AUV模型，對該模型進行檢所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求1至5中任意一項所述方理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至5中任意一項所述方法9ROV(RemotelyOperatedVehicle)進行檢測無法實現(xiàn)長距離檢測。隨著科學技術的發(fā)展，采用無人無纜的AUV進行輸水隧洞檢測成為研究熱點右手法則將Eξ軸順時針旋轉90°;轉化為運動坐標系相對于大地坐標系的運動[0030]所述運動學模型的建立方法為：隧洞檢測AUV在大地坐標系中的坐標為(ξB,ηB,[0041]忽略水對隧洞檢測AUV的作用，通過牛頓定律以及歐拉運動定律對運動坐標系下[0064]rn=-M,-C,(PV-D(V)V-g(R)(17)[0077]為了完成AUV的深度控制，首先建立AUV垂直面運動學模型；忽略隧洞檢測AUV搖yy[0088]其中R0是隧洞檢測AUV在大地坐標系中的位置矢量，運動坐標系下的角速度矢量值，對典型的隧洞形狀進行計算域建模，以驗證隧洞檢測AUV在隧洞中受到水流作用力情測的效果，隧洞檢測AUV定點作業(yè)時一般距離壁面0.5m左右，根據(jù)流場邊界層厚面為出口設為壓力出口；隧洞檢測AUV設置為壁面邊界條件；計算域四周邊界條件設為壁[0107]所述翼板受力效果分析為對添加翼板前后的受力進行模擬分析，由于隧洞檢測[0112]所述轉換模塊根據(jù)作業(yè)環(huán)境定義隧洞檢測AUV的運動坐標系和大地坐標系，根據(jù)[0113]所述AUV模型簡化模塊根據(jù)轉換模塊的數(shù)據(jù)建立隧洞檢測AUV的運動學模型和動[0114]所述優(yōu)化模塊采用SOLIDWORKS三維建模軟件建立隧洞檢測AUV模型，對該模型進檢測AUV的運動學和動力學模型，并將其簡化為的垂直面和水平面模型；建立了隧洞檢測AUV張開翼板條件下受水流作用力的函數(shù)關一組繞其浮心的轉動；對隧洞檢測AUV選取國際水池會議(ITTC)推薦的和造船與輪機工程[0141]橫滾角P:Eη軸與By軸形[0144]隧洞檢測AUV運動為六自由度空間運動，六自由度運動關于各個坐標的矢量表示[0157]所述運動學模型的建立方法為：隧洞檢測AUV在大地坐標系中的坐標為(ξB,ηB,[0168]在此部分忽略水對隧洞檢測AUV的作用，通過牛頓定律以及歐拉運動定律對運動系數(shù)在隧洞檢測中對于控制系統(tǒng)的影響很小，所以在本發(fā)明中忽略二階以上粘性阻尼系[0210]為了完成AUV的深度控制，首先建立AUV垂直面運動學模型。忽略隧洞檢測AUV搖yy[0219]綜合成本等多重因素考慮，隧洞檢測AUV的受力情況采用計算流體動力學數(shù)值模[0225]其中R0是隧洞檢測AUV在大地坐標系中的位置矢量，運動坐標系下的角速度矢量[0235]根據(jù)參考資料及輸水隧洞的實際情況，存在兩種較為典型的隧洞形狀，如圖4所[0255]所述翼板受力效果分析為對添加翼板前后的受力進行模擬分析，由于隧洞檢測[0256]在計算域為長方體隧洞的情況下，翼板添加前后和置于不同位置受力如下表所[0259]在計算域為圓柱體隧洞的情況下，翼板添加前后和置于不同位置受力如下表所[0262]由表可知，帶翼板的隧洞檢測AUV兩種常見隧洞形狀下都可更好地利用水流的作進而獲得在不同流速下隧洞檢測AUV的受力情況。綜合安全避障和聲吶等探測設備正常作工業(yè)生活用水的情況下，可以將流速控制為1m/s左右方便隧洞檢測AUV檢測。對隧洞檢測[0278]所述轉換模塊根據(jù)作業(yè)環(huán)境定義隧洞檢測AUV的運動坐標系和大地坐標系，根據(jù)[0279]所述AUV模型簡化模塊根據(jù)轉換模塊的數(shù)據(jù)建立隧洞檢測AUV的運動學模型和動[0280]所述優(yōu)化模塊采用SOLIDWORKS三維建模軟件建立隧洞檢測AUV模型，對該模型進性和非易失性存儲器兩者。其中，非易失性存儲器可以是只讀存儲器readonlymemory，ROM、可編程只讀存儲器programmableROM，PROM、可擦除可編程只