UUV自航发射鱼雷过程的建模与仿真

UUV发射鱼雷过程中,由于自身体积小,质量轻,在受到鱼雷扰动的情况下,其速度和姿态角将发生改变。本文通过研究UUV和鱼雷在发射过程中相互作用的关系,建立UUV在发射过程中的运动模型以及鱼雷在自航发射过程中的内弹道模型,并得出鱼雷出管时UUV的运动参数,为验证UUV自航发射鱼雷的可行性提供依据。对UUV自航发射鱼雷过程的变参数进行分析,为UUV自航发射鱼雷试验以及发射装置结构优化提供依据。     

远程UUV指挥控制流程分层Petri网建模及延时分析

对于控制节点多、流程复杂的远程UUV指挥控制流程建模及延时分析问题,传统建模方法往往难于对其进行详细描述和分析。文中建立远程UUV指挥控制流程分层延时Petri网模型,采用基于Petri网的层次化建模方法提升模型对复杂流程的表达能力,将变迁引入时间参数,使模型具备对时间的描述和分析能力,并给出不同结构的延时计算方法。仿真结果表明所建模型可用于对远程UUV指挥控制流程进行分析和计算,分析方法正确、适用性好,可为远程UUV指挥控制系统评价及完善提供参考和技术支持。     

海底对无人水下航行器水动力性能的影响

为了保证无人水下航行器（UUV）近海底作业时的安全性及作业效率,需要分析海底对UUV水动力性能的影响。基于计算流体力学（CFD）方法对UUV靠近海底时的水动力参数进行求解,通过数值模拟UUV近海底附近的流场,得到了UUV阻力系数和升力系数随雷诺数、距海底的距离和攻角3个参数的变化规律,并针对UUV受到的阻力、吸引力以及流场特性的变化进行具体分析。结果表明,在距离海底一定范围内,UUV受到的阻力和吸引力都会增大,吸引力更为明显,这为UUV的实际工作提供了一定指导。     

远程UUV指挥控制流程分层Petri网建模及延时分析

对于控制节点多、流程复杂的远程UUV指挥控制流程建模及延时分析问题,传统建模方法往往难于对其进行详细描述和分析.文中建立远程UUV指挥控制流程分层延时Petri网模型,采用基于Petri网的层次化建模方法提升模型对复杂流程的表达能力,将变迁引入时间参数,使模型具备对时间的描述和分析能力,并给出不同结构的延时计算方法.仿真结果表明所建模型可用于对远程UUV指挥控制流程进行分析和计算,分析方法正确、适用性好,可为远程UUV指挥控制系统评价及完善提供参考和技术支持.     

基于iSIGHT的UUV优化设计平台

水下航行体(UUV)外形设计的优劣对UUV的最终性能有着举足轻重的影响。传统的设计方法是通过反复的选型-计算-修改来实现的,这种方法不但效率低下,而且由于选型范围有限,常导致得不到最优解。为解决这一问题,本文研究了UUV的参数化设计方法,并通过自编程序实现了在SolidWorks中的参数化建模。利用iSIGHT优化设计平台强大的过程集成能力和各种寻求最优参数的技术,实现了iSIGHT集成并驱动SolidWorks,Gridgen,CFX等软件并寻求最优参数的设计流程。并针对某UUV,以最小阻力为目标,利用NLPQL优化算法进行了优化设计。结果表明,本设计平台达到了实现UUV参数化设计并优化的目的,提高了设计效率。     

近水面波浪对UUV航行的影响

低速UUV在水下航行一定的距离后需要上浮到近水面进行导航定位,而在近水面UUV受波浪的影响不能忽略,因此研究UUV在近水面悬停时受波浪的影响是有意义的.本文在建立UUV六自由度运动模型的基础上,基于规则波的波浪理论,建立了波浪力的计算模型.并仿真计算了UUV在近水面悬停时受海洋波浪力的影响.     

水下无人航行器集群仿真试验系统设计与研究

本文提出一种水下无人航行器集群仿真试验系统的设计方法,在构建UUV平台仿真模型、目标模型、海洋环境模型、关键算法模型等的基础上,开展了UUV集群仿真系统架构、想定及任务规划、仿真运行流程、系统接口、系统部署方式等全系统、全流程的UUV集群仿真试验系统设计。通过本系统方案设计研究,能为UUV集群仿真试验平台的开发提供有效支撑。     

多UUV搜索海底声信标任务规划方法

[目的]为了提高特定海域内多水下无人航行器(UUV)执行海底声信标搜索任务时的搜索性能,需增加对目标的搜索概率。[方法]首先,给出各UUV所载被动声呐的搜索能力指标函数,采用蒙特卡罗方法模拟海底声信标的坐标位置,并在任务区域建立搜索能力函数,从而得到本次优化任务的优化目标;然后,根据UUV实际执行任务时的队形要求建立本次优化的约束条件,整合得到基于海底声信标搜索概率最大化的多UUV队形优化模型,并使多UUV按照此队形完成指定区域的声信标搜索工作;最后,采用遗传算法对优化模型进行参数优化,通过设定合理的目标函数以及改进传统的遗传算子使目标函数的值达到设定标准,随之取出相应的参数完成值的选择。[结果]将求解出的优化队形与传统优化队形进行对比发现,求解出的优化队形具有更高的发现海底信标的平均概率。[结论]该方法能够有效提升多UUV对海底声信标的搜索性能,并给出合理的队形优化方案。     

基于UUV动力学模型的实时海流估计方法研究

提出了一种基于UUV模型的海流估计方法。结合UUV的动力学模型,根据实际系统状态与模型系统状态得到UUV航行环境的海流信息,避免了海流估计对开环操纵性试验的依赖。此外,针对模型与各个传感器间的时间、空间异步问题,采用了数据融合理论中常用的插值法进行时空配准。最后,通过多次UUV试验数据验证了该方法的有效性,并与用最小二乘法得到的海流信息作对比。结果表明,该方法具有较强的工程意义。     

基于操纵试验的实船运动模型参数辨识实例研究

参数辨识对于构建船舶操纵运动数学模型具有重要意义。为有效、准确估计实船操纵运动模型参数,提出一种基于系统辨识原理、采用递推最小二乘算法进行差分方程型船舶运动模型参数辨识的技术路线。基于操纵试验数据,将技术路线应用于实船舵角-航向差分方程模型的参数辨识。应用研究显示,提出的技术路线在实船操纵运动模型参数辨识的应用中可行性好,辨识出的参数具有较高的精度,模型输出能够较好拟合观测输出。本文中提出的技术路线流程简单,便于工程实现,能够为船舶运动模型参数的自动辨识提供支持。