给出水下航行器的六自由度运动模型matlab代码数值解,且用欧拉角表示其姿态,同时采用四阶四阶龙格库塔法求解

时间: 2024-03-21 22:39:18 浏览: 10
好的,以下是水下航行器的六自由度运动模型matlab代码数值解,采用欧拉角表示其姿态,同时采用四阶龙格库塔法求解。 ```matlab % 水下航行器的六自由度运动模型matlab代码数值解 % 采用欧拉角表示其姿态,同时采用四阶龙格库塔法求解 % 初始化 clear all; clc; % 参数设定 m = 1000; % 质量 Ixx = 1000; Iyy = 2000; Izz = 3000; % 惯性矩 xg = 0; yg = 0; zg = 0; % 重心坐标 g = 9.81; % 重力加速度 rho = 1025; % 水密度 V = 10; % 速度 Cd = 0.5; % 阻力系数 A = 10; % 参考面积 L = 100; B = 50; H = 20; % 长、宽、高 x0 = [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]; % 初始状态 tf = 60; % 结束时间 h = 0.1; % 步长 % 欧拉角转换矩阵 function [R] = euler2rot(phi,theta,psi) Rz = [cos(psi) -sin(psi) 0; sin(psi) cos(psi) 0; 0 0 1]; Ry = [cos(theta) 0 sin(theta); 0 1 0; -sin(theta) 0 cos(theta)]; Rx = [1 0 0; 0 cos(phi) -sin(phi); 0 sin(phi) cos(phi)]; R = Rz*Ry*Rx; end % 运动方程 function [xdot] = motion(t,x,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H) % 状态变量的定义 u = x(1); v = x(2); w = x(3); phi = x(4); theta = x(5); psi = x(6); p = x(7); q = x(8); r = x(9); x = x(10); y = x(11); z = x(12); % 计算欧拉角转换矩阵 R = euler2rot(phi,theta,psi); % 计算速度 Vx = R*[u v w]'; Vx = Vx'; % 计算阻力 D = 0.5*rho*Cd*A*norm(Vx)*Vx; % 计算浮力 Fb = [0 0 rho*g*V]; % 计算力矩 M = [B*H*(rho*V*norm(Vx))^2*sign(Vx(1)) 0 0]'; % 计算加速度 a = (Fb'+D')/m + [0 0 -g]'; % 计算角加速度 I = [Ixx 0 0; 0 Iyy 0; 0 0 Izz]; omega = [p q r]'; omega_dot = inv(I)*(M-cross(omega,I*omega)); % 计算状态量的变化率 udot = a(1); vdot = a(2); wdot = a(3); phidot = p + tan(theta)*(q*sin(phi) + r*cos(phi)); thetadot = q*cos(phi) - r*sin(phi); psidot = (q*sin(phi) + r*cos(phi))/cos(theta); pdot = omega_dot(1); qdot = omega_dot(2); rdot = omega_dot(3); xdot = Vx; xdot(1) = udot; xdot(2) = vdot; xdot(3) = wdot; xdot(4) = phidot; xdot(5) = thetadot; xdot(6) = psidot; xdot(7) = pdot; xdot(8) = qdot; xdot(9) = rdot; xdot(10) = u; xdot(11) = v; xdot(12) = w; end % 四阶龙格-库塔法 function [x_next] = RK4(t,x,h,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H) k1 = motion(t,x,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H); k2 = motion(t+h/2,x+h*k1/2,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H); k3 = motion(t+h/2,x+h*k2/2,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H); k4 = motion(t+h,x+h*k3,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H); x_next = x + h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; end % 主程序 t = 0; x = x0; while t < tf x_next = RK4(t,x,h,m,Ixx,Iyy,Izz,xg,yg,zg,g,rho,V,Cd,A,L,B,H); x = x_next; t = t + h; end ``` 希望能对你有所帮助!

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