无人帆船四自由度运动建模与试验分析

摘要

建立无人帆船的运动学模型是开展无人帆船操纵性和运动控制研究的基础。为简便快速地建模,在保证模型准确性的基础上,降低模型开发的难度,以“海鸥”号无人帆船为例,采用船舶操纵数学模型小组(MMG)分离建模方法建模,综合考虑风和浪环境扰动,根据经验公式和计算流体力学(CFD)方法进行参数计算。在此基础上,根据试验数据进行试验复现,以验证模型的准确性。结果表明,建立的无人帆船模型和提出的参数计算方法适用于“海鸥”号无人帆船,跟踪536 m长轨迹,航速误差为13.41%,横摇角误差在10%以内。建立的四自由度无人帆船模型能反映无人帆船实体的速度和位姿,可基本复现试验现象。