Mathematical simulation of the dynamics of an autonomous underwater vehicle with flat circulation

Abstract

Admiral Makarov National University of Shipbuilding, Mykolaiv Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, м. МиколаївAbstract. The article presents the development of a mathematical model of the functioning of the «screw -stern» propulsion and stern complex of the AUV for the study of its power characteristics with consideration to its flat circulation in the horizontal plane. The AUV simulation has been performed with the help of the Simulink system of MATLAB. In the course of the study, it has been established that the propeller thrust has a nonlinear dependence on the angle of the water flow. The developed mathematical model makes it possible to specify the necessary parameters for the development of high-quality systems of automatic control for the propulsion and stern complexes of the AUV. Keywords: mathematical simulation; autonomous underwater vehicle; propulsion complex «screw -stern».Анотація. Представлено розробку математичної моделі функціонування рушійно-стернового комплексу АПА типу «гвинт-стерно» для дослідження його силових характеристик на плоскій циркуляції в горизонтальній площині. Моделювання руху АПА проводилось в системі Simulink середовища MATLAB. Під час досліджень встановлено, що сила упору гребного гвинта має нелінійну залежність від кута потоку води, що набігає, який змінюється залежно від кута перекладки стерна. З'ясовано також, що сила упору має нелінійну залежність від швидкості руху АПА. Розроблена математична модель дає змогу уточнити необхідні параметри для розробки високоякісних систем автоматичного керування рушійно-стерновими комплексами АПА, які мають забезпе-чити траєкторний рух підводних апаратів із заданою точністю в горизонтальній площині. Ключові слова: математичне моделювання; автономний підводний апарат; рушійно-стерновий комплекс «гвинт-стерно».Аннотация. Представлена разработка математической модели функционирования движительно-рулевого комплекса АПА типа «винт-руль» для исследования его силовых характеристик на плоской циркуляции в го-ризонтальной плоскости. Моделирование движения АПА проводилось в системе Simulink среды MATLAB. Во время исследований установлено, что сила упора гребного винта имеет нелинейную зависимость от угла набегающего потока воды, который изменяется в зависимости от угла перекладки руля. Выяснено также, что сила упора имеет нелинейную зависимость от скорости движения АПА. Разработанная математическая мо-дель позволяет уточнить необходимые параметры для разработки высококачественных систем автоматическо-го управления движительно-рулевыми комплексами АПА, которые должны обеспечить траекторное движение подводных аппаратов с заданной точностью в горизонтальной плоскости. Ключевые слова: математическое моделирование; автономный подводный аппарат; движительно-рулевой комплекс «винт-руль».