换一个方法,采用四阶龙格库塔法求解

时间: 2023-10-09 22:16:24 浏览: 47
好的,以下是采用四阶龙格库塔法求解的六自由度运动模型的Matlab代码: ```matlab % 定义初始状态 x0 = [0; 0; 0; 0; 0; 0]; % 初始位置和姿态 v0 = [0; 0; 0]; % 初始速度 w0 = [0; 0; 0]; % 初始角速度 state0 = [x0; v0; w0]; % 定义模型参数 m = 1000; % 质量 I = diag([1000, 2000, 3000]); % 转动惯量 g = 9.81; % 重力加速度 d = 10; % 阻力系数 l = 5; % 质心到旋转中心的距离 % 定义控制量 T = 5000; % 推力 tau = [0; 0; 0]; % 扭矩 % 定义时间间隔和总时间 dt = 0.01; % 时间间隔 t = 0:dt:10; % 总时间 % 定义欧拉角度运动方程 function dx = euler_ang_motion(t, x, m, I, g, d, l, T, tau) % 获取状态量 pos = x(1:3); vel = x(4:6); euler = x(7:9); omega = x(10:12); % 计算旋转矩阵 R = eul2rotm(euler,'XYZ'); % 计算加速度和角加速度 F = [0; 0; T] - R*[0; 0; m*g] - d*vel; a = F / m; alpha = inv(I)*(tau - cross(omega,I*omega)); % 计算下一时刻的状态 k1 = [vel; a; omega; alpha]; k2 = [vel+0.5*dt*a; a; omega+0.5*dt*alpha; alpha]; k3 = [vel+0.5*dt*a; a; omega+0.5*dt*alpha; alpha]; k4 = [vel+dt*a; a; omega+dt*alpha; alpha]; next_state = x + dt/6*(k1+2*k2+2*k3+k4); % 返回状态向量 dx = next_state; end % 模拟运动 state = zeros(length(t),12); state(1,:) = state0'; for i = 2:length(t) state(i,:) = euler_ang_motion(t(i), state(i-1,:)', m, I, g, d, l, T, tau)'; end % 绘制运动轨迹和姿态 figure plot3(state(:,1),state(:,2),state(:,3)) xlabel('x') ylabel('y') zlabel('z') title('Underwater Vehicle Motion') figure plot(t, state(:,7:9)) xlabel('Time (s)') ylabel('Euler Angle (rad)') legend('Roll','Pitch','Yaw') title('Underwater Vehicle Attitude') ``` 在这个代码中,我们采用四阶龙格库塔法求解运动模型。函数`eul2rotm`用于计算欧拉角对应的旋转矩阵。在`euler_ang_motion`函数中,我们先计算出加速度和角加速度,然后使用四阶龙格库塔法计算下一时刻的状态。使用一个循环来模拟整个运动过程,并在运动结束后使用Matlab的绘图函数来绘制水下航行器的运动轨迹和姿态。

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