基于Matlab的AUV近水面运动模型的建立与仿真

该文运用矢量方法对自主式水下航行器(AUV)近水面的六自由度运动方程进行了推导，得到了一个适于在Matlab环境中仿真的高度矢量化的空间运动模型，并用在Matlab的仿真工具箱Simulink中建立的AUV近水面的六自由度运动仿真模块对AUV的近水面运动进行了仿真，在此基础上分析了波浪力对AUV的影响。该模型的建立和仿真为AUV近水面的稳定性分析和控制系统的设计提供了便利的工具。     

一种自主水下航行器半实物仿真系统

半实物仿真(HILS)在自主水下航行器(AUV)控制系统开发过程中起着非常重要的作用.针对AUV控制系统开发测试的需要,提出一种基于AD/RTS实时仿真计算机的半实物仿真系统;该系统由AD/RTS实时仿真计算机和三轴模拟转台、水压仿真器、舵机负载模拟器等物理效应设备组成.重点讨论了AD/RTS仿真计算机和VMIC反射内存实时网络,最后给出半实物仿真运行的结果.结果表明:该仿真系统能够为控制系统提供测试环境,并作为AUV研制和实航试验的依据.     

近壁面水动力干扰下的AUV运动控制研究

按自治式水下机器人(AUV)需要接近水下工作站并实现坐落的要求,依据平壁面对AUV水动力干扰的力学机理,建立了AUV在平壁面附近运动时的数学模型,并设计了五个自由度运动PID控制器.在海流影响下,通过系统仿真,实现了AUV的五自由度运动控制和准确坐落,仿真结果验证了控制策略的可行性.     

基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制

针对水下航行环境中自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)航迹精确跟踪问题,提出一种基于模糊自适应滑模方法的AUV航迹跟踪控制算法。在建立AUV系统动力学模型基础上,将其运动通过变结构滑模控制律结合模糊逼近设计出AUV航迹跟踪控制系统,采用模糊系统实现模型未知干扰的自适应逼近,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了闭环系统的稳定性。在考虑加入外界干扰的条件下使用Matlab/Simulink软件,进行数值仿真,模拟轨迹跟踪能够达到稳定并且较平滑连续跟踪预定航迹,对干扰有较好的抑制作用。仿真结果表明了所提控制方法的有效性。     

面向一体化系统的USV水面回收AUV的水动力特性分析

针对未来高效的海洋作业方式,提出一种基于AUV(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)和USV(Unmanned Surface Vehicle,USV)的一体化作业系统。基于一体化系统,设计了一种USV水面动对动回收AUV作业流程。以某便携式AUV为研究对象,仿真分析其在水面稳定航行特性,建立其相应的水动力模型,并经过外场试验验证了水动力模型和仿真结果的准确性和可靠性。以三体船型USV为仿真模型,分析USV航行尾流对其后方AUV航行在垂直面上三自由度的影响,通过仿真对比15种工况,得出USV速度、AUV速度以及舵角与回收可靠性之间的关系。     

USSV与AUV协同工作系统设计

针对主流的AUV跨域无人装备协同作业模式中存在的隐蔽性不足以及定位、回收困难问题,提出一种将USSV作为中继站的USSV与AUV协同工作系统。协同工作系统采用远程控制端-基站-USSV-AUV结构,根据实际作业中各部分所在空间区域的不同,对协同工作系统的通信、控制和定位方案进行了设计,同时给出了无人艇的硬件总布置和电路系统布置,并进行协同定位仿真实验。仿真结果表明,协同定位方法能够对AUV在水下的运动轨迹进行有效捕捉,且在设定时间内精度良好,有一定的实际应用价值。提出的协同工作系统可以为无人装备协同作业模式设计思路提供参考。     

AUV均衡系统设计及垂直面运动控制研究

针对AUV传统均衡调节系统存在难以克服的缺陷而无法实用的问题,设计了一种新型液压均衡系统。该系统主要由油箱和安装在AUV轴线上的两个油囊组成,通过调节油箱和油囊的油量来调节AUV的姿态和浮态。同时在简化AUV垂直面运动模型的基础上,构建了深度控制、纵倾控制和浮态控制模型,并基于PID和均衡系统设计了深度控制、纵倾控制和浮态控制方法。仿真结果表明在无干扰和有干扰两种情况下,设计的均衡系统能有效控制AUV的垂直面运动;建立的AUV垂直面运动控制模型符合AUV运行特性;PID控制算法适合海流干扰下的AUV均衡控制,且具有良好的控制品质。     

基于Avoid-auv行为的多AUV系统避碰仿真

为了解决多AUV系统编队中存在动障碍物的避碰问题,尤其是编队成员间的避碰和协调,在Avoid-obstacle行为的基础上设计了一种基于良好通信条件下的Avoid-auv行为,它通过建立多AUV系统之间的避碰规则和策略,使AUV编队能在比较复杂的环境中较快地规划出一条无碰路径,而且建立的避碰规则也能协调AUV系统成员之间有序地运动.仿真研究表明,基于Avoid-auv行为能较好地解决多AUV协调避碰问题,但必须更加重视多AUV系统之间的通信问题.     

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

在建立自主水下航行器(简称 AUV)六自由度运动模型的基础上,基于势流理论建立了潜艇运动扰动流场对 AUV 扰动力的计算模型,并对回转体 AUV 在回收时靠近潜艇过程中的操纵性进行了仿真,仿真结果显示,AUV 在靠近潜艇的过程中,潜艇扰动流场对 AUV 深度和侧向位移有较大的影响,而对姿态角的影响较小,因此,回转体 AUV 可以稳定地完成水下的回收运动。     

深水AUV安全系统的设计与实现

安全性是AUV(Autonomous Underwater Vehicle)系统研究的重要内容。为解决传统设计只能对预先估计和实时监测故障作出反应等问题,依托实体深水AUV,设计出一套新的安全系统,构建主控单元和应急模块的安全冗余结构。主控单元选用基于PC/104总线的工控机设计,应急模块采用C8051F410设计。大量模拟故障仿真实验和AUV实际下水实验表明,该安全系统不仅扩大了故障或危险的应对范围,而且将各应急情况下AUV的抛载执行率提高至100%,可有效保障AUV系统的安全。     

船用动态GPS／INS模拟器的设计

本文设计了一种实时的动态GPS／INS组合模拟器，为测试GPS／INS组合系统精度、考查组合系统性能提供了一种多功能的实验设备。本文推导了GPS／INS模拟器的数学模型，利用该模拟器，对本文提出的两种船用组合方案做了比较，其中一种方案已经通过了1994年在南海进行的海上试验。实际应用表明石GPS／INS模拟器可以模拟不同性能、不同工作状态及不同精度的GPS和惯导系统，具有较高的实用价值。     

智能压力仿真系统

构建了由仿真复现源、微机自动测试系统和液压仿真器组建的智能压力仿真系统.对新型水压、油压仿真器进行了理论分析和优化设计.本仿真系统含实物仿真,运用通用标准接口GP-IP与微机自动测试系统联网,属数字模拟智能压力仿真系统,仿真效果满意,除有仿真动压、静压功能外,还有信号自动处理功能.功能丰富,科学实用.     

捷联式惯导系统仿真器设计

根据捷联式惯导系统的特点,利用面向对象技术进行模块分解,设计出了可以模拟多种环境、扩展性很强的仿真器.该仿真器包括轨迹发生器,惯性敏感元件仿真器,导航计算机仿真器和误差处理器4个模块,完成了对捷联式惯导系统的模拟,为相关导航系统算法的验证提供了数据源.     

论航海模拟器对海员适任能力的培训和评估

适任能力是构成船员认证的共同基础,在欧美,20多年前就已经广泛使用航海模拟器对海员进行培训,进而使航海模拟器替代航海履历的国家也不少。航海模拟器的培训和评估,是我们履行STCW78/95公约及海事局有关规定的一个重要内容。     

HF信道容量的实验仿真

介绍了HF系统信道容量的计算方法,分析了信噪比和带宽对信道容量的影响,利用Matlab对其进行了仿真。结果表明：HF系统容量随信噪比喝带宽的增加而增加,极大的提高了系统容量。     

通信装备便携式自动测试系统的设计及实现

文章介绍了一种通信装备便携式自动测试系统的设计及实现方案,该系统集成了万用表、数字示波器和高精度频率计、信号发生器和功率计五种通信装备常用仪表。首先给出了系统的设计原理及硬件实现方案,然后给出了部分电路的仿真结果,该系统可应用于通信装备的检修及相关指标的测量。     

基于遗传算法整定控制的柴油机调速系统研究

遗传算法是新型的、类似于模拟自然界中生物进化衍变过程的优化计算方法。其迭加算法准确, 在很多等领域得到广泛应用。本文以某型船用柴油机为对象,建立了柴油机控制系统的简化传递函数和执行器模型。采用PID控制,并利用遗传算法优化控制器参数,对柴油机动态调速过程进行仿真分析,和基于 Z-N（Ziegler-Nichols）法的参数整定方法做了比较,结果表明遗传算法的性能远优于传统的参数整定法, 对柴油机控制调速系统的性能有很大提高。     

Research on roll stabilization for ships at anchor

With the increasing importance of ocean exploitation, providing anti-rolling stability for ships at anchor has become more and more important. The lift-generation theory of traditional fin stabilizers is based on incoming flow velocity, which is not suitable for explaining lift generated at anchor. We analyzed non-steady flows, with forces on fin stabilizers generated by non-incoming flow velocity conditions, and gave a new lift-generation model. The correctness of the model was proven by comparing experimental results of fin stabilizer motion under non-incoming velocity conditions from the fluid computation software with that from the emulator of the lift-generation model. Finally, the model was used in an anti-rolling system on a ship and the reduction of roll was much better than what could be achieved by passive anti-rolling tanks.     

基于串口的TMS320C6713flash应用程序在线升级设计

针对TI公司的TMS320C6713DSP在特殊环境使用中需要脱离JTAG仿真器的问题,设计了通过串口传输,采用slip协议分包传送和错误重发机制,将需要更新的应用程序无差错传送给DSP,然后烧写到flash中,实现DSP应用程序的在线升级。     

提高IGBT并联型逆变器工作频率的一种方法

IGBT并联型逆变器由于IGBT开关损耗的限制而使逆变器工作频率难以提高,针对这一问题,提出了一种通过多桥并联、分时工作的方法来降低IGBT的开关损耗,提高IGBT并联型逆变器工作频率。仿真结果表明,该方法克服了IGBT开关损耗对开关频率的限制,提高了逆变器的工作频率。