基于PID的潜器悬停控制仿真研究

潜器水下悬停是指潜器在水下无航速时深度的保持和变动.这是一个非线性过程,随潜器状态及航行环境的不同而有很大变化.传统的控制方法缺乏自适应能力从而影响了控制效果.通过对潜器水下悬停运动的基本特征、实现条件及造成悬停深度不稳定等因素进行分析,建立潜器悬停运动数学模型及干扰力计算模型.并运用PID控制技术对潜器水下悬停运动的控制进行仿真研究,为潜器实现悬停提供技术支持和保障.     

微小型潜器空间运动建模与仿真(英文)

对自主式潜器空间运动进行精确建模和仿真对研究其操纵和控制特性有重要意义,本文以开发的"MAUV-Ⅱ"微小型潜器为对象,基于动量定理和动量矩定理建立了潜器空间运动的非线性数学模型,将潜器受力分解为各个模块并表达为矩阵形式.在运动非线性数学模型的基础上,结合虚拟现实技术建立了运动仿真系统,针对所研究潜器的特点,采用S面控制方法对此"MAUV-Ⅱ"水下运动的艏向控制和深度控制进行了仿真研究,同时进行了基于目标规划的长距离航行仿真试验.仿真结果反映了潜器具有较好的空间操纵性能,也验证了控制软件的可行性和可靠性.     

基于模糊控制的潜器悬停系统

潜器水下悬停是一个非线性过程,随潜器状态及航行环境的不同而有很大变化。简要论述了潜器水下悬停的概念及对潜器的意义,研究分析了潜器水下悬停运动的数学模型及干扰力数学模型,将模糊控制技术引入潜器水下悬停控制过程中,通过仿真与传统的控制方式比较证明模糊控制具有的控制优势。     

蛟龙号载人潜水器无动力潜浮运动分析系统开发

在“蛟龙”号载人潜水器5 000米级海试中,D44潜次首次实现了全程无动力上浮下潜运动,为改进载人潜器无动力上浮下潜运动模型提供了宝贵的数据.文章对D44潜次的数据进行了分析,在此基础上引入可变体积收缩率的概念来改进潜器无动力上浮下潜运动模型,开发出了更为可靠的“蛟龙”号载人潜水器的无动力潜浮运动分析系统,为7 000米级海试以及今后的应用提供可靠的手段.     

深水潜器运动的非解析式数学模型

潜水器通常以大攻角或超大攻角运动,以往的数学模型无法准确描述其运动情况。根据这一情况,提出了一种新型数学模型来描述其运动。数学模型中的流体动力项无须用解析式表示,而是用试验所得数据直接表示。这种模型可称之为"非解析式数学模型",以区别以往以解析式表示的数学模型。论述了上述数学模型计算机仿真的实现。还对潜水器所受的浮力、重力因海水密度的变化而变化进行了非解析式数学描述。这类非解析式数学模型适用于描述潜水器任意攻角的运动。     

基于乒乓控制的浅潜器潜浮最优控制方法与夹逼控制算法研究

本论文首先建立了潜器的最优控制模型,在此基础上,提出了恒流量的乒乓潜浮最优控制方法,针对其最优方程难以求解的问题,提出了具体的夹逼控制算法并进行了仿真,仿真结果表明,基于恒流量的乒乓潜浮控制方法与夹逼控制算法很好地解决了潜器在垂直面内的零超调近似最优控制问题。     

载人潜水器概念设计中的总体多学科设计模型及分析

介绍了大深度载人潜器概念设计中总体多学科设计模型的建模方法和过程,并开发了总体设计集成程序(Concept Design of Deep Manned Submersible,CDMS),采用7000m载人潜器的设计数据对其进行了测试,验证该模型是可靠的,可用于载人潜器的性能分析和多学科优化设计中。此外,以7000m载人潜器为例,对潜器的重量/浮容积特性进行了分析,讨论了几个主要设计参数对潜器重量/浮容积性能的影响,获得了一些有价值的结论,可供同类型载人潜器总体设计时参考。     

水下维修载人潜器运动仿真

操纵性是载人潜器的重要性能,通过载人潜器的运动仿真可以对于载人潜器的操纵性进行评估,本文以水下维修载人潜器为研究对象,建立了载人潜器空间六自由空间运动数学模型的基础上,利用Matlab的S-function建立了基于Simulink的载人潜器控件运动仿真系统,进行了载人潜器运动仿真,为运动控制系统设计提供了重要依据。     

可潜器疲劳载荷谱的自动化分析

本大对可潜器、单人常压潜水装置等水下作业系统因上浮下潜而引起的作用在耐压壳上的随机交变载荷谱作了数学分析处理,用数学归纳法找出了求取最大累积疲劳损伤的方法,并在PDP-11计算机上实现了程序自动化分析。对使用中的可潜器,只要具有使用期间的深度变化记录,可利用本方法研究所得之软件,迅速求出该潜器的累积损伤比,进而对其能否继续服役作出判断,为安全使用提供一定的科学依据。     

黄蜂号单人常压可潜器

黄蜂号单人常压可潜器是一种自航、学人常压可潜器,它是英国滨海深潜器设备公司研制的。该潜器最大工作深度为610米,能承担从检查到修理、维护水下构件的各种作业。黄蜂号单人常压可潜器灵活性大,作业潜水费用比饱和潜水低。它在空气中重量为500公斤,长度仅2.1米,故能在滨海油田构件附近的狭窄环境中工作,安全可靠的关节臂能安装各种机械手和工具。黄蜂号单人常压可潜器的主体是由优质铝制成的,用玻璃纤维增强塑料包     

载人潜水器潜浮运动的模拟

为了预报中国正在研发的深海载人潜水器的潜浮性能,三自由度的动力学模型被用于仿真它在垂直面内的潜浮运动.作用于潜水器上的水动力系攻角的非线性函数,可用拖曳水池试验加以测定.利用这些试验值,GRNN神经网络方法可以辨识出大攻角范围内的水动力函数.本文通过数值计算结果揭示了其实际的应用.     

潜艇应急上浮操纵与控制研究评述

在调研和查阅大量文献资料的基础上,综述了国内外潜艇应急上浮运动分析、操纵与控制研究的发展概况,着重对潜艇应急上浮运动数学模型、分析方法及控制策略等方面存在的问题进行了分析讨论,指出了有待深入研究的重点问题及关键技术.     

三相电压型PWM整流器建模与仿真

本文建立了三相电压型PWM整流器的数学模型,在此基础上,使用功能强大的MATLAB/SIMULINK软件进行了仿真,仿真结果证明了方法的可行性.     

潜艇大攻角操纵运动预报

舱室破损进水是造成潜艇失事的主要险情之一.文中针对潜艇首部破损进水并采取应急吹除上浮时出现的大攻角运动状态,建立了潜艇大攻角操纵运动数学模型.通过数学模型中有、无考虑大攻角水动力修正的两种形式,对潜艇首部舱室破损进水的挽回操纵进行了仿真预报比较.仿真结果表明,潜艇在大攻角状态下的操纵运动预报,数学模型中考虑了大攻角水动力修正后的预报更加合理.而且,在潜艇舱室破损进水采取应急吹除挽回时,需要重点关注升降舵对纵倾的控制.     

沉浸式载人深潜器布放交互仿真系统

针对现有载人深潜技术培训中采用实艇培训的风险大、成本高、培训周期长以及缺乏宣传教育平台的现状,开发载人深潜器布放回收的三维交互仿真系统.采用3ds Max创建支持母船、深潜器以及A型架等结构的三维模型,利用Unity3D引擎实现深潜器布放回收过程的操纵交互,提出驱动A型架旋转的液压杆运动数学模型以及头盔视线碰撞检测代替鼠标悬停的物体拣选方法,最终采用虚拟现实头盔作为视景显示方式,逼真的模拟深潜器布放回收的整个过程.该仿真系统具有可交互性和高度沉浸感,可作为深潜器布放操作人员的培训系统以及深潜技术的宣传教育平台.     

大深度载人潜水器疲劳寿命有限元分析

载人潜水器随着使用次数的增加,将有可能导致低周疲劳破坏。为了确保载人潜水器载人球壳的安全性,必须进行载人球壳的低周疲劳寿命分析。潜水器在一些特殊的局部区域是受拉伸应力影响的,开孔处结构的特点和深水压力共同作用就产生了较大的拉应力,因此这些较大的拉伸应力在此部位易引起结构的疲劳裂纹,并且缩短使用寿命。本文首先介绍了基于有限元疲劳寿命的理论基础和分析方法,然后建立载人潜水器有限元分析模型,按极限载荷和载荷谱分别计算出的疲劳寿命,不但可靠度高,而且可以方便地修改计算参数和进行结构优化,提高了计算的准确性和运算效率,极大程度地降低了人工费用。     

载人潜水器耐压球壳的多目标优化设计

采用基于响应面(RSM)近似模型和遗传算法(GA)对某深海载人潜水器耐压球壳进行多目标优化设计。首先建立深海载人潜水器耐压球壳的结构优化模型,通过试验设计(DOE)获得设计目标的响应特性,拟合得到响应面近似模型,最后采用Pareto遗传算法对响应面模型进行多目标优化求解,得到潜水器耐压球壳的优化设计方案。     

载人潜水器母船发展现状及设计分析

本文分析了载人潜水器母船国内外发展现状,并结合我国新时期载人深潜科学考察需求,提出了我国载人潜水器母船基本设计思路,旨在为我国新型载人潜水器母船的设计与建造提供参考。     

非线性条件下被动式减摇水舱仿真研究

减摇水舱作为一种常见的减摇装置,人们对它进行了很多研究.分析减摇水舱常用的是线性数学模型,但是线性模型仅适合小幅横摇的情况,而且忽略非线性因素的影响对减摇水舱的减摇效果分析也有影响.文章研究了考虑非线性因素的情况下,减摇水舱的特性.使用Matlab/Simulink对被动式减摇水舱进行建模,解决了非线性模型难以解算的问题.     

基于三维解析法的船舶碰撞外部动力学研究

目前国际上船舶碰撞外部动力学的解析法研究均局限于船体碰撞运动的二维假设,忽略了可能存在的大幅横摇。依据文献[1]给出的二维船舶碰撞数学模型,建立了包括横移、纵移、首摇和横摇在内的三维船舶碰撞数学模型,并编制程序对文献[2]中的算例进行计算,计算结果表明船舶横摇运动在大多数船舶碰撞情况下是不可忽略的。