一种面向控制的潜艇运动模型的简化及仿真

潜艇在水下的运动是复杂的六自由度空间运动,难以建立简便实用的运动模型,因此对其控制器的设计和半实物实时模拟仿真环境的实现极为不便.以复杂的潜艇空间运动模型为基础,分析和评估水动力系数对操纵性的影响,构建一个较为简便的运动模型,通过仿真计算,验证该模型的正确性与合理性.     

潜艇垂直面运动标准化仿真模型研究

本文根据刚体动力学理论所建立的动力学运动方程，结合面向对象编程设计法则，开发出具有良好延展性和可移植性的潜艇垂直面运动标准化仿真模型，并将模型成功运用在潜艇水下六自由度运动仿真系统中，该模型将在潜艇操纵系统的作战使用、故障应急处理及维修的研究工作中起到积极的辅助作用。     

潜艇空间强机动操纵安全性仿真计算与分析

随着潜艇技术的发展,研究潜艇空间强机动的运动特性、操纵控制方法和战术运用,已成为提高潜艇作战能力和生存能力亟待解决的课题.依据潜艇操纵性理论,采用潜艇空间六自由度运动方程为仿真数学模型,对某型潜艇进行空间强机动时的操纵安全性进行了仿真分析,研究了潜艇强机动的操纵控制措施和方法.     

一种基于BP神经网络的潜艇自动舵探讨

针对潜艇自动舵的控制特点和要求,利用BP神经网络的学习和逼近功能,设计了潜艇自动舵的多输入、多输出自动舵控制模型,并对其训练后加入到潜艇运动模型中进行了仿真测试。仿真结果表明,该控制器具有理想的控制效果。     

建模和仿真技术在潜艇研制过程中的应用

采用建模和仿真技术既是提升潜艇设计水平的有效手段,也是预测潜艇性能、发现设计缺陷的关键一环。本文主要研究瑞典考库姆公司先进的潜艇建模和仿真技术,分析潜艇不同设计阶段所采用的不同仿真建模技术,总结潜艇仿真建模工具的使用经验和特点,供潜艇研制部门参考、借鉴。     

潜艇操纵控制系统仿真平台设计与实现

从潜艇操纵控制仿真系统的实际功能需求出发,构建了潜艇操纵控制系统仿真平台。合理简化潜艇运动六自由度模型,将自抗扰控制技术引入潜艇航向及深度控制系统中,用分平面法设计了潜艇航向和深度自抗扰控制舵。采用面向对象的编程技术,设计开发了仿真平台的控制系统实时界面、完成了对潜艇运动控制方程的解算,并在仿真平台上分别进行了系统软件模拟操纵、潜艇垂直面运动控制、狭窄水道航行训练视景仿真等实验,仿真结果表明仿真平台软硬件设计合理、自动控制舵的控制性能良好,实现了操作人员和虚拟环境的交互。     

基于模糊自适应PID的潜艇深度控制

针对潜艇水下空间运动非线性、参数时变和强耦合的特点,以六自由度方程为模型,设计了基于模糊自适应PID的深度控制系统,并引入积分分离控制,解决了深度控制存在偏差大幅度变化而不易使用积分控制的问题;通过仿真实验证明了该系统的可行性和优越性。实验结果表明,该控制方法相对于常规PID控制,能有效地提高潜艇深度控制的动态性能,控制精度和抗干扰能力,同时减小了舵机的耗损。     

全权潜艇控制技术研究

潜艇操纵控制系统是一种典型的非线性复杂闭环控制系统,涉及潜艇运动参数传感器检测、数值计算与运动仿真等多个领域。本文对全权潜艇控制系统进行研究,分析传统潜艇操控技术的不足,对全权潜艇控制系统的相关控制原理以及控制方式进行研究,总结全权潜艇控制系统目前的发展现状,供潜艇控制系统设计人员参考。     

基于EKF神经网络的潜艇运动模糊控制

非线性与大惯性是潜艇运动的主要特性,基于试验模型得到的潜艇标准运动方程在很多情况下无法准确描述潜艇的运动过程,特别是当潜艇运动方程建模误差较大时,传统基于模型的控制器设计方法就显得力不从心。因此,本文提出了一种不基于模型的卡尔曼神经网络模糊控制算法,在神经网络学习训练过程中,利用卡尔曼滤波算法优越的数学特性将扩展卡尔曼滤波递推公式与RBF算法结合训练神经网络权值,根据神经网络输出的潜艇运动参数设计模糊控制器。仿真结果表明,该算法具有很好的控制精度、动态特性和鲁棒性。     

潜艇空间磁场的建模分析与运用

反潜巡逻机使用磁探仪搜索潜艇是有效的搜潜手段之一。论文通过分析引起潜艇空间磁异常的机理和潜艇磁场的模拟方法,建立了椭球体和磁偶极子阵列的混合模型,利用实测数据对潜艇的空间磁场分布特性进行仿真计算分析,得出磁探仪在不同高度探测到的潜艇空间磁场强度分布情况,进一步确定了磁探仪的作用距离。     

潜艇舵卡和舱室进水情况下的安全性研究

在潜艇空间运动方程基础上，结合潜艇大功角操纵性水动力试验，考虑了大功角状态下的水动力系数项对潜艇状态的影响，建立了完整的潜艇应急挽回操纵模型和高压气吹除压载水舱模型。模拟了目标潜艇艉升降舵卡和潜艇不同部位破损进水典型事故，确定了不同事故情况和不同挽回方式下的深度和速度限制安全操纵运动图，并讨论了最佳操纵方案和限制线上潜艇状态特性。仿真结果表明，数值模拟能够较好的预报潜艇舵卡和进水情况下的性能，以及潜艇能成功挽回浮出水面的能力。     

潜艇方向舵对艉升降舵舵卡的挽回操纵仿真分析

为分析潜艇方向舵对艉升降舵卡下潜大舵角的影响,建立潜艇水下空间运动及舵卡均衡模型,仿真分析表明,潜艇艉舵卡下潜舵大舵角后,立即减速并使用"方向舵满舵+艏上浮舵满舵"的抗沉措施在中低航速时是一种有效的挽回艉舵卡下潜满舵的手段。     

潜艇运动仿真及航行试验评估方法

潜艇运动仿真和航行试验评估在潜艇的整个设计周期中起重要作用。在设计论证阶段,基于理论计算的潜艇运动仿真可以对潜艇总体性能进行预评估,而航行试验评估则对仿真计算与模型试验进行验证。本文介绍了潜艇运动仿真的设计状况、设计要点及系统辨识方法。并对标准海上试验程序提出修改意见,在确定的定常航行条件下,这个新的程序可以在较少的时间内获得更有用的结果。     

基于新型趋近律的潜艇垂直面滑模控制仿真

针对潜艇垂直面运动强非线性、耦合性和参数不确定的特点,为更好地实现对潜艇垂直面运动的控制,在Matlab环境下,基于垂直面线性操纵运动模型,考虑舵的动态响应,用首舵控制深度,尾舵控制纵倾角,采用新型趋近律设计滑模控制器并设计了基本的全维状态观测器;同时设计了常规的PID控制器并选取了最佳的PID控制参数,分别在3种情况下对2种控制器控制下的潜艇垂直面运动进行对比仿真。仿真结果表明,滑模控制器比PID控制器具有更好的控制性能和较强的鲁棒性,对实际潜艇的垂直面运动控制有一定的指导意义。     

潜艇的空间机动及控制

阐明潜艇空间运动的分类，现代操艇系统的组成及其与战术的一般关系，用DTNSRDC的标准运动方程仿真计算了某模型艇的空间运动主要特性，最后给出了估算操纵界限图的方法和差动舵的概念。     

潜艇垂直面舵桨联合操控仿真

为改善潜艇低速运动时的操控性能,潜艇上配置了辅助垂直推进器。分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的发射反力,利用Simulink软件建立潜艇水下运动模型,进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究。仿真结果与公开文献中发表的数据吻合,验证了方法的有效性。在此基础上加入辅助垂直推进器,潜艇垂直面舵桨联合操控仿真研究表明,表面潜艇垂直面的机动能力得到了较大改善。     

潜艇水下悬停运动控制仿真研究

为了探明潜艇水下悬停控制系统的工作原理,为其工程设计提供初步的理论基础,对潜艇水下悬停实际操纵运动情况进行分析,找出了造成潜艇悬停深度不稳定的主要原因。然后分析了潜艇悬停运动的特征,由此建立了潜艇水下悬停运动的数学模型及干扰力计算模型,并对潜艇水下悬停运动的控制进行了仿真研究。数值仿真结果表明,与手动控制潜艇悬停相比,自动控制潜艇悬停能更好地控制潜艇深度。     

潜艇水下发射导弹运动建模及操纵控制仿真

潜艇在水下发射导弹瞬间受到巨大的发射反冲力和复杂的水动力作用,平衡状态受到破坏。而连续发射又要求潜艇必须在规定时间内恢复到发射导弹允许的深度和姿态,这对潜艇的操纵控制提出了很高要求。在分析导弹潜艇发射阶段受到的静力、艇体水动力和复杂激变力的基础上,结合潜艇空间运动方程,建立用于仿真的潜艇水下发射导弹操纵运动数学模型。在此基础上,编制潜艇水下发射导弹仿真试验平台,分别对潜艇水下导弹单独发射和导弹齐射时的运动过程进行仿真。通过大量的仿真分析,对潜艇水下发射导弹阶段特别是导弹齐射时可能采用的操纵方式作了定性探索。     

潜艇水下航向改变时的操纵性研究

本文对潜艇六自由度空间运动方程中所包含的108个水动力系数,进行了全面的分析、实验测定及近似计算,得到了描述潜艇空间运动的简化模型。并在此基础上,通过数值计算方法,对潜艇在水下航向改变时的运动进行了计算机模拟,获得了较好的结果,为保持潜艇水下无纵倾定深转向,提供了较为简洁的实施方式,并为潜艇水下操纵及自动驾驶仪的设计提供了理论依据。本文还对典型的水动力系数进行了大量的变值计算,为进一步进行潜艇操纵性的研究提供了依据。     

潜艇低速运动时操纵控制仿真

潜艇垂直发射潜射导弹,将受到很大的发射反力,同时潜艇航速较低,引起舵效较差,从而使潜艇的操纵控制比较困难。本文分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的冲击载荷及其运动响应,利用Simulink软件建立潜艇水下运动仿真模型。在此基础上进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究,仿真结果与参考文献中发表的数据较为吻合,验证了该方法的有效性。