深海潜标多螺旋桨推力姿态控制仿真

海洋潜标上搭载的环境监测设备和仪器对潜标姿态提出了不同的要求,针对潜标在水平流的作用下产生纵倾和横倾时的姿态主动控制问题,化简潜标空间运动的非线性数学模型为2个垂直面运动模型,基于该解耦模型,采用多螺旋桨推力为控制量,提出了一种基于输入输出线性化的状态反馈姿态控制律,并编制Matlab程序进行仿真。结果表明,该控制律能够将处于不同海流流向下的深海潜标的姿态控制到参考姿态。     

气囊隔振装置姿态控制研究

以空气弹簧隔振系统为应用背景,通过简化建立设备的姿态描述模型,将设备的姿态控制简化为三点控制问题,提出了控制策略.理论分析和试验结果表明,该方法可有效控制设备姿态,满足精度和使用要求.     

深海潜标布放运动与定深控制策略研究

深海潜标是一种海洋环境监测平台,具有多元化的海洋科学研究能力。本文针对一种可实现自动分离、锚泊的一体化潜标,开展布放运动与定深控制研究。建立潜标水中整体和分离运动的模型,其中考虑了刹车的过渡过程;提出bang-bang控制定深策略。仿真结果表明,潜标分离后可以自动布放至海底锚泊,同时将上段平台定深至某一深度。     

深海潜标布放运动与定深控制策略研究

深海潜标是一种海洋环境监测平台,具有多元化的海洋科学研究能力。本文针对一种可实现自动分离、锚泊的一体化潜标,开展布放运动与定深控制研究。建立潜标水中整体和分离运动的模型,其中考虑了刹车的过渡过程;提出 bang-bang控制定深策略。仿真结果表明,潜标分离后可以自动布放至海底锚泊,同时将上段平台定深至某一深度。     

高速旋回潜体对差动舵角运动响应研究

分离式舵不同操舵方式可产生差动舵角,目前,针对差动舵角对高速机动潜体的旋回运动特性研究尚未完全展开。为此,本文以分离式舵6DOF运动方程为基础,研究差动舵角对高速旋回潜体运动姿态、特别是横倾的控制能力,比较不同差动舵角对潜体定深、变深运动姿态的影响。研究结果表明,差动舵角对于潜体高速旋回时的运动姿态、特别是横倾有较强的控制、抑制能力。     

一种船舶姿态控制系统样机方案设计

船舶在高速航行状态下的耐波性易受到波浪影响，姿态控制系统是提高船体在高速航行状态下耐波性的重要手段，论文提出一种穿浪双体船姿态控制系统样机设计方案，该系统的控制附体包括 T 型水翼和两个压浪板，控制附体均采用液压方式进行控制，并实现了样机研制，验证了方案的可行性，为船舶姿态控制系统研制提供参考。     

高速旋回潜体对差动舵角运动响应研究

分离式舵不同操舵方式可产生差动舵角,目前,针对差动舵角对高速机动潜体的旋回运动特性研究尚未完全展开。为此,本文以分离式舵6DOF运动方程为基础,研究差动舵角对高速旋回潜体运动姿态、特别是横倾的控制能力,比较不同差动舵角对潜体定深、变深运动姿态的影响。研究结果表明,差动舵角对于潜体高速旋回时的运动姿态、特别是横倾有较强的控制、抑制能力。     

基于干扰观测器的AUV三维路径自适应跟踪控制

针对水下机器人存在环境干扰时的三维路径跟踪问题,设计基于干扰观测器的非线性运动控制器.首先考虑三维空间中给定路径点坐标时的跟踪轨迹生成问题,采用三次样条算法生成二阶可导的跟踪路径,同时基于三维视线导航算法(LOS)生成姿态指令.考虑海流等未知外界干扰和模型参数不确定性对水下机器人运动的影响,采用非线性干扰观测器对干扰和不确定项进行估计,并将反步法和自适应滑模相结合设计运动控制律,解决了不确定干扰估计误差界未知的问题,并保证系统的全局渐近稳定性.最后,通过仿真实验表明该方法能够实现水下机器人的姿态控制,对于模型参数不确定和存在外界干扰的AUV有较好的自适应性和鲁棒性,可以使AUV的运动精确地跟踪期望轨迹.     

波浪对潜地弹道导弹出水运动的影响

水下发射潜地弹道导弹时,由于水下环境的复杂性导致导弹的水下弹道要受到多种干扰因素的制约,为分析波浪干扰力对导弹出水运动的影响,针对潜地弹道导弹水下垂直发射方式,运用四元素法建立了潜地弹道导弹出水运动模型,并结合波浪扰动力数学模型在matlab/simulink环境中计算不同海况下导弹所受到的波浪力及导弹的运动姿态.仿真结果表明,波浪在近水面对潜地弹道导弹出水运动的影响不容忽视,波浪对导弹水下弹道及出水姿态的影响,不仅与海况有关,而且还与波浪方向角及初始相位角有关.     

基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船姿态控制

研究基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船在波浪中运动的姿态控制器的设计。首先对水翼双体船运动的非线性数学模型在平衡点线性化，建立水翼双体船的线性模型；然后应用状态反馈H∞算法设计水翼双体船的姿态控制器；最后利用Matlab的Simulnk工具箱，以高速水翼双体船HC200B-A1为例进行仿真研究，结果表明该控制器设计能够有效地减少波浪引起的不利船体摇荡，使得船体在波浪中保持在预定的姿态。在同样参数条件下，对状态反馈H∞控制器与线性二次型调节器(LQR)设计的控制效果进行比较，显示前者的控制效果要优于后者。     

浮标系泊结构的参数优化匹配方法研究

针对浅海浮标系泊结构姿态控制问题,进行系统参数优化匹配计算方法研究.首先进行系泊结构力学分析,建立系统的力和力矩平衡方程,推导出系泊系统状态的描述方程;采用系泊系统起锚角和检测设备舱的倾斜角度为约束条件,取锚链型号和重物球质量作为设计变量,建立锚链的垂直高度相对误差最小为目标的系统参数优化匹配的数学模型;用最小二乘法求解非线性方程组,进行分层变量优化计算.所提出的系泊系统结构参数优化计算方法可为浮标系泊系统结构设计提供理论依据.     

海浪波动对电磁浮标姿态的影响研究

本文在前人对海浪理论研究的基础上,对我国浅水区海浪谱模型进行了仿真分析,初步研究了浅水区海浪波动对电磁浮标姿态变化的影响,建立了浮标姿态横滚角θ随海浪波动的变化模型,并通过对不同海况级下的θ变化规律进行了matlab仿真分析,说明了模型建立的正确性.     

深海拖曳系统自稳定二级拖体姿态控制研究

二级深拖系统具有可控性强、母船扰动弱等优点,是重要的海洋探测平台。在实际工作中,二级拖体姿态稳定是保证探测数据准确的基本前提。本文以具有自主调节功能的二级拖体为例,对其姿态控制进行研究。首先建立了二级拖缆的“弹簧——阻尼”模型,并在此基础上建立了二级深拖系统的数学模型。其次根据该系统具有非线性、时变性等特点,设计了具有参数自修正功能的模糊自适应PID控制器,以实现在不同工况下对二级拖体的姿态进行控制。仿真结果表明,未加载控制器时,海况变化对拖体姿态有显著影响,其俯仰角和横滚角均会发生大范围波动。加载模糊自适应PID控制器后,拖体通过自主调节,能够使姿态波动控制在较小范围,从而满足工作要求,验证了拖缆数学模型的正确性和所采用的控制方法的可行性。     

较大安装误差时浮标倾角的测量方法

浮标水中姿态的测量是研究浮标性能的重要环节，通过在浮标上安装姿态传感器可以测量浮标的姿态，但姿态传感器的安装误差会影响测量准确性。给出了一种矩阵变换求解浮标姿态的方法，可以在姿态传感器具有较大安装误差时精确地解算出浮标姿态，该方法可以推广至一般水面漂浮物的姿态测量。     

水下潜器姿态角的分数阶 PID 控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶 PID 控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值（ITAE）准则,ITAE 准则的引入可快速获得分数阶 PID 的优化参数,设计优化分数阶 PID 控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶 PID 控制器和常规PID 控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶 PID 控制器的控制效果明显优于常规 PID控制器,且分数阶 PID 控制器具有更强的鲁棒性。     

应用零航速减摇鳍的海洋机器人近水面时的横摇减摇控制(英文)

A zero-speed fin stabilizer system was developed for rolling control of a marine robot.As a robot steering device near the sea surface with low speed,it will have rolling motion due to disturbance from waves.Based on the working principle of a zero-speed fin stabilizer and a marine robot’s dynamic properties,a roll damping controller was designed with a master-slave structure.It was composed of a sliding mode controller and an output tracking controller that calculates the desired righting moment and drives the zero-speed fin stabilizer.The methods of input-output linearization and model reference were used to realize the tracking control.Simulations were presented to demonstrate the validity of the control law proposed.     

水下机器人动力定位模糊逻辑控制的虚拟现实仿真（英文）

In this paper, graphical-user-interface(GUI) software for simulation and fuzzy-logic control of a remotely operated vehicle(ROV) using MATLAB TM GUI Designing Environment is proposed. The proposed ROV’s GUI platform allows the controller such as fuzzy-logic control systems design to be compared with other controllers such as proportional-integral-derivative(PID) and sliding-mode controller(SMC) systematically and interactively. External disturbance such as sea current can be added to improve the modelling in actual underwater environment. The simulated results showed the position responses of the fuzzy-logic control exhibit reasonable performance under the sea current disturbance.     

单点系泊海洋资料浮标的动力分析

本文在静力计算的基础上，应用三维势流理论数值计算程序计算浮标体的附加质量（矩）、阻尼系数和所受波浪力。采用美国数据浮标中心（NDBC）提出的分析方法，即将锚泊线动力方程线性化，并考虑到锚泊线与浮标体之间相互耦合的关系，在频率域中对单点系泊浮标进行了动力分析。文中还提出了当锚泊线中间有集中质量（悬挂重量或浮球）时相应的处理方法，因而不仅适用于简单的单点系泊浮标的动力分析，也适用于水平系泊浮标的动力分析。文中对三种典型的海洋资料浮标进行了考核计算，计算结果与试验结果比较有较好的一致性。     

水翼艇最佳控制研究

本文探讨了最佳控制在水翼艇姿态控制上的应用,使用数字机对全浸式水翼艇的控制进行辅助设计和闭路仿真。初步结果表明:基于现代控制理论设计的自动驾驶仪,可以取得显著优于古典控制的控制效果。对所论最佳控制系统的实现,本文提出并论证了一种切实可行的水翼艇分级-分散微处理机控制方案。