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。     

潜艇水下旋回操纵运动特性仿真研究

潜艇水下旋回运动既是潜艇一种重要的战术机动形式,也是潜艇定深直航、变深潜浮和转向机动3种最基本、最重要的运动方式之一。在对潜艇水下旋回运动特别是水下旋回对潜艇垂直面运动和横滚面运动影响进行理论分析的基础上,结合潜艇水下旋回操纵运动数学模型,编制潜艇水下旋回操纵仿真程序,分别对不同航速条件下潜艇水下旋回操纵运动进行仿真。通过理论分析和仿真研究,得出潜艇水下旋回时航速、横倾角的变化规律和艇重尾重的操纵特性,并针对潜艇水下旋回的特点提出了相应的操纵建议。     

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。     

基于RBF径向基网络的潜艇水下悬停控制

潜艇水下悬停是指潜艇在水下无航速时深度的保持和变动。它是一个非线性过程,随潜艇状态及航行环境的不同而有很大变化,传统控制方法缺乏自适应能力从而影响了控制效果。本文简要论述了潜艇水下悬停的概念及对潜艇的意义,研究分析了潜艇水下悬停运动的数学模型及干扰力数学模型,将RBF径向基网络控制技术引入潜艇水下悬停过程,通过仿真证明RBF径向基网络控制与传统的控制方式相比有优势。     

关于回转机动时的模倾控制

本文介绍了潜艇回转运动时产生伴随横倾的最佳控制方法,首先介绍了建立潜艇水平回转运动数学模型－控制横倾状态方程的方法,然后应用最小值原理寻找保证潜艇输出横倾角最小和控制（操舵）功率也最小的指标。最后进行了实时仿真,结果表明本方法控制横倾角是有效的,最优的。     

潜艇机动与推进综合建模及仿真研究

潜艇的操舵系统和推进系统相互耦合、相互影响。本文采用模块化建模的方法建立了潜艇推进系统与空间运动的一体化数学模型,并进行仿真试验,仿真结果与实艇操纵具有较好的一致性,表明本文所建立的潜艇机动与推进综合数学模型及其建模与仿真方法正确有效,为下一步研究潜艇机动与推进综合控制打下了较好的基础。     

水动力系数敏感性分析在潜艇水平面运动模型简化中的应用研究

水动力系数敏感性分析是一种评估水动力系数对潜艇操纵运动影响程度的方法。本文根据水动力系数敏感性分析方法,计算某模型艇水平面回转运动战术回转直径的水动力系数敏感性指数,评估各水动力系数对战术回转直径的影响程度。并将敏感性指数作为水平面运动模型的简化依据。本文的研究为潜艇运动模型的简化提供了理论支持。也对潜艇操纵性设计和研究提供指导。     

计及陀螺效应的潜艇动力学仿真实现方法

对于装有旋转装置的水下航行体(如潜艇)而言,旋转体的陀螺效应会影响其运动与操纵性,因此有必要对其进行定量分析.本文基于Matlab研究包含陀螺力的潜艇六自由度数学模型仿真方法,采用龙格库塔法将包含陀螺力的潜艇六自由度数学模型转化为仿真模型,编制了数值仿真程序,并实现了仿真结果的数据可视化,从而为研究在考虑陀螺效应情况下的潜艇运动与操纵特性奠定了基础.     

潜伏式武器水下施放后初始运动过程仿真

为了研究潜伏式武器从潜艇外部施放后初始阶段的运动规律,在分析潜伏式武器水下施放过程的基础上,推导武器从潜艇从运载装置施放后的水下纵平面运动数学模型,进行施放后初始阶段运动过程的仿真计算与分析。通过仿真对潜伏式武器水下施放后的初始阶段的运动规律及关键参数的影响进行了分析,仿真结果证明所建立的武器施放后初始阶段运动模型基本正确,能反映武器施放后初始阶段的基本运动规律。     

潜艇外挂武器模块后的运动建模与仿真

为了对潜艇外挂武器模块后的运动性能进行研究,本文用近似估算的方法推算外挂后潜艇的水动力系数,建立六自由度运动的Matlab数学模型,并对潜艇外挂武器模块前后的5种典型运动进行对比仿真分析。仿真结果表明外挂武器模块对潜艇的运动性能有一定的影响,外挂后潜艇的操纵性降低、应舵性下降,所建立的仿真模型可基本反映潜艇外挂武器模块后的运动特性,可为下一步潜艇外挂武器模块论证奠定一定的理论基础。