基于PID算法的浮桥适时动力固定技术实现

周继波，程建生，段金辉

(陆军工程大学 野战工程学院，江苏 南京210007)

浮桥是以浮体作中间桥脚的桥梁，在军事上和民用上都具有广泛的用途。架设在水中的浮桥由于受水阻力和风阻力影响，都需要进行固定，最常见的固定方法是投锚固定。当河底不适宜投锚时往往需要采用其它方法进行固定，动力固定就是一个重要的方法。浮桥动力固定[1-2]是利用桥脚舟自带的动力或专用汽艇的动力来克服浮桥在水中承受的风阻力和水阻力及通载时产生的附加阻力等。其主要特点是快速，不需投起锚，且不受水深、河床土质等条件限制。本文主要针对某带式浮桥在一般河流环境下，采用桥轴线位移监测的方法，建立浮桥数学模型，通过PID控制算法，计算研究在水流作用下动力固定时浮桥的运动和汽艇的推力输出情况，并进行了现场试验，为浮桥动力固定技术在实际中的应用提供参考。

1 浮桥数学模型建立

为了建立浮桥的运动学和动力学方程，考虑浮桥的一段，在河流中具有横荡、纵荡和艏摇三个自由度，地球自转不影响地心加速度的质量。

1.1 坐标系

在研究浮桥运动时，将用到以下坐标系：固定在地球上的惯性坐标系和固定在舟体上的附体坐标系，如图1。

图1 浮桥固定坐标系与附体坐标系

惯性坐标系：又称地球坐标系、固定坐标系。惯性坐标系有多种形式，最常用的一种是北东坐标系。北东坐标系(O-XY)位于静水平面内，O是惯性坐标系原点，是固定于地球表面的任意一点，OX指向正东，OY指向正北，构成了一直角坐标系。……