基于故障树的无人潜航器可靠性研究

在武器装备领域,系统的可靠性已成为重要的评价指标,故障树分析法则是可靠性仿真中最有效的分析方法之一。首先对无人潜航器(UUV)进行系统分析,然后介绍了故障树分析方法,并对该系统建立了以无人潜航器试验不能完成为顶事件的故障树。采用计算机辅助故障树分析方法对该故障树进行可靠性仿真,仿真结果求出了UUV系统的平均故障间隔时间、各基本部件的概率重要度和模式重要度,并得出了其可靠度直方图、失效分布直方图和失效密度直方图,与理论吻合。     

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。     

无人水下航行器控制系统CAN总线通信设计与仿真研究

由于水下环境的复杂性及无人水下航行器自身特点,对其实施实时高效控制需处理大量数据。文章采用CAN总线对UUV控制系统通信网络进行设计和分析,讨论了CAN总线网络数据帧在系统中的具体应用设计和传输参数设置,并使用CANoe仿真软件对所设计的UUV控制系统CAN网络进行了仿真,通过仿真验证了UUV控制系统CAN网络通信设计的正确性。该方法应用于UUV控制系统通信网络设计,将有效提高UUV系统控制性能和特征模拟性能。     

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.     

基于多学科设计优化的UUV总体组合优化方法

无人水下航行器(UUV)是多学科交叉的复杂耦合系统,采用多学科设计优化(MDO)可以大大缩短UUV研发周期,提升UUV总体性能。针对UUV的总体设计,开展模块化学科划分,建立各学科分析模型。由于UUV总体系统属于多变量高维空间,单一的优化方法并不能得到全局范围的最优解,采用序列二次规划法结合自适应模拟退火法以及序列二次规划法结合多岛遗传算法的组合优化设计方法,基于协同优化策略,开展以UUV总重量为主优化目标的多学科设计优化,并利用仿真分析对优化后的UUV结构强度与稳定性进行校验。由优化设计的结果可以看出,UUV满足各个子系统约束的前提下,有效地减小了UUV总重量。     

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.     

潜载无人水下航行器自航布放内弹道模型与仿真

通过对等截面鱼雷发射管自航布放无人水下航行器（UUV）过程中的受力进行分析,建立内弹道的数学模型,并对UUV自航布放的出管时间和出管速度进行实时仿真,同时,还对几种典型口径UUV自航布放过程中的阻力变化规律进行对比和分析,从理论上对UUV自航出管的可行性进行论证.仿真结果表明,选取500mm口径的UUV,通过潜艇的等截面鱼雷发射管进行自航布放完全可行.     

基于自适应反步法的欠驱动UUV空间路径点跟踪控制

解决了一类欠驱动UUV系统在空间6自由度运动中的路径点跟踪控制问题。首先采用拉格朗日方程的形式,建立UUV的6自由度运动学模型和动力学模型,并基于Line-of-sight法建立欠驱动UUV的路径点跟踪误差模型;然后提出了基于反步法设计满足动力学限制的综合控制器,设计自适应律以抵消海流的干扰,并基于Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性;最后仿真结果验证了该控制器的有效性,实现了欠驱动UUV三维空间的路径点跟踪控制。     

基于故障树的船用核动力装置维修性建模研究

结合船用核动力装置的特点,阐述了建立基于故障树维修性模型的方法和流程.以建立故障树为基础,建立了关于船用堆余热排出系统基于故障树的维修性模型,对其进行定量分析得到系统修复性维修时间.该方法直接利用可靠性分析中的故障树建立模型,节省了建模强度,计算结果由可靠性数据支持,克服了以往定量分析中维修性数据不足的缺点.     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

射流管式电液伺服阀可靠性数字仿真

从射流管式电液伺服阀的基本失效分析出发,运用故障树分析理论,建立了以其不能正常工作为顶事件的故障树,并收集了各个底事件的失效分布函数。运用了蒙特卡罗方法与故障树分析相结合进行可靠性数字仿真,并以MATLAB为平台,编制了伺服阀的故障树仿真分析程序,得出了射流管式电液伺服阀平均故障间隔时间和在不同工作时间要求下的可靠度,为射流管式电液伺服阀可靠性定量分析、评估提供了一定依据。     

基于免疫遗传算法的水下无人平台航路规划

为克服遗传算法在水下无人平台航路规划应用中存在的问题,提出了基于免疫遗传算法的水下航路规划问题.仿真结果表明,这种算法能够有效地提高航路规划的计算速度和保证航路规划的质量.     

无人水下航行器自航出管可行性浅析

通过鱼雷发射管进行布放回收是潜艇使用无人水下航行器（uuv）的最佳方式之一,而UUV自航出管是否具有可行性是首要问题。首先,根据潜艇发射自航鱼雷的技术要求来建立UUV自航运动方程和边界条件,并通过计算分析求得UUV自航出管所需满足的条件。随后,在鱼雷内弹道仿真研究的基础上,建立UUV在鱼雷发射管内运动的数学模型,并对其受力和速度进行实时仿真。最后,将仿真结果与UUV自航出管条件进行对比分析。结果表明：UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关。因此,可通过设定恰当的性能参数来实现UUV自航出管的可行性。     

基于海浪干扰滤波器的UUV近水面深度控制

针对UUV在近水面航行过程中海浪波动对深度计测量造成较大干扰进而影响深度控制效果的问题,设计一种带有海浪干扰滤波器的UUV深度控制方法。分析UUV海试中深度控制性能,选取合适的参数设计海浪干扰滤波器并验证了其滤波效果。考虑到PID控制器参数选择难的问题,采用遗传算法对其控制参数实现在线自整定。最后将实时海浪加入到UUV深度控制系统进行仿真实验,并将仿真结果与海试数据对比,结果表明本文提出的方法可有效的抑制海浪干扰,改善UUV近水面深度控制效果,具有一定的工程实际意义。     

UUV协同探测的现状与发展前景

分析UUV协同探测的特点和分类方法，介绍国外UUV协同探测的应用现状，在此基础上，说明UUV协同探测的发展前景及所需的通信、导航等关键技术。     

10000kN液压机液压系统故障分析

分析10 000 kN液压机液压系统不能加压的故障原因,利用故障树分析法逐步查找出故障,并加以解决,认为故障树分析法是液压系统故障分析、解决的实用方法。     

水下无人航行器电动力推进系统启动暂态过程建模与仿真

在水下无人航行器电动力推进系统研发过程中,推进电机的启动性能需要进行反复测试与验证,造成了研制周期长、成本高。针对这个问题,提出了一种利用计算机仿真技术对电动力推进系统启动性能进行测试与验证的方法,建立了电动力推进系统的数学模型并利用SIMULINK对电动力推进系统的启动暂态过程进行了仿真计算。仿真与实验结果证明：该模型可以替代电动力推进系统启动性能测试实验,达到缩短研制周期与降低成本的目的。