面向复杂地形海洋勘探的Multi-AUV编队协同控制策略

针对Multi-AUV编队执行复杂海底地形勘探任务的实际需求和问题,提出Multi-AUV的编队协同控制策略。首先采用领航-跟随思想和反馈线性化方法推导出编队控制律,使Multi-AUV编队可以维持在恒定的几何队形进行巡航,实现高效的并行作业;其次为使搭载的设备获得更佳的扫描效果,引入基于最小二乘法估计的高度控制方法,以保持AUV处在期望的距底高度;然后针对执行梳状探测路径中存在的路径变换和极端地形避障问题提出路径变换优化策略和避障策略,最后通过计算机仿真试验验证提出的编队方法和策略在执行海底复杂地形探测任务中的有效性。     

面向编队协同防空决策的多智能体规划方法

高技术条件下的现代海战,协同防空已成为编队防空作战的一种主要模式。针对编队协同防空决策过程中各舰艇成员之间如何协同的关键问题,将编队舰艇成员抽象为决策智能体,基于智能规划理论,提出一种面向编队协同防空决策的多智能体规划方法,能够有效的实现各舰艇决策智能体之间的协作与协调。     

基于多Agent的编队协同反潜仿真

编队协同反潜仿真模型是编队反潜作战建模仿真中的重点与难点。通过对编队协同反潜作战的指挥方式与作战协同关系的分析研究,基于多智能体建模理论,提出了基于MBGT(使命-信念-目标-任务)的编队协同反潜实体智能体认知模型,建立了基于共同使命的编队反潜协同模型框架,并给出了该框架下的智能体协商协作方法。该模型能较好地实现编队协同反潜仿真中的各兵力智能体之间的协商与协作,对其他协同作战样式建模也有一定的借鉴价值。     

基于编队协同的UUV时敏打击效能研究

UUV(Unmanned Undersea Vehicle)作为一支独具特色的水下作战力量,正在成为一种新型作战平台,受到美国等世界各国海军的关注.针对UUV的具体使命任务,以"时敏打击"为目标,研究了UUV时敏打击的概念、方式、特点以及衡量UUV时敏打击效果的主要效能指标.重点围绕基于UUV编队协同这一核心内容,分析了编队协同对提高UUV时敏打击效能的重要作用.     

基于多智能体的编队协同防空决策方案生成系统研究

高技术条件下的现代海战,协同防空已成为编队防空作战的一种主要模式.怎样根据战场态势,科学、快速地制定编队的协同防空决策方案,是编队作战指挥的一个难点.针对这一问题,构建了一个基于多智能体的编队协同防空决策方案生成系统.将编队协同防空决策过程中的主要决策单元抽象为情况判断智能体、任务管理智能体、舰艇决策智能体和编队决策智能体,通过各智能体之间的通信与协作,实现了编队协同防空决策方案的自动生成,为编队指挥员的防空作战指挥提供了科学的辅助决策支持.     

舰艇编队网络化体系协同反导作战分析

文章介绍了舰艇编队协同反导作战系统的功能体系结构和系统各功能节点的关系,对系统三层网络结构和功能进行了探讨,分析了舰艇编队协同反导作战过程,阐明了舰艇编队网络化体系的作战优势和新的技术挑战。     

基于火力协同的舰艇编队抗饱和攻击能力建模

在分析2艘舰艇协同防空的基础上,结合影响舰空导弹武器系统抗饱和攻击能力的因素,提出在协同反导的情况下协同舰能否进行火力帮抗的3种约束条件:航路捷径约束、时间约束以及火力通道约束.构建了基于火力协同的舰空导弹武器系统抗饱和攻击能力的模型.针对反舰导弹的饱和攻击,对模型进行了校验分析.为火力协同下舰艇编队的防空反导提供了一种有效的参考方法.     

复杂地形下平台水弹性响应研究

在以往的研究中,波浪对浮体的水动力响应作用大多采用有限均匀水深或无限水深情况进行计算,考虑实际复杂地形对浮体性能影响的研究较少,但事实上地形的变化对浮体影响不可忽略,尤其岛礁附近区域珊瑚礁地形复杂,需要考虑地形对波浪场的影响。文章先从简单情况入手,入射波浪采用有限水深均匀入射波,使用有限水深格林函数求解源强,但加入了地形对浮体波浪绕射和辐射的影响。基于这些假定,验证了该方法计算结果的准确性,进而对某浮式平台在复杂地形下的水动力进行计算,并与均匀有限水深的结果进行比较,两者总体趋势吻合。结果表明,地形的存在对低频区运动响应影响较大,相比均匀水深波动较大。该文可以为浮体在实际地形下水动力响应计算研究工作的开展提供一个参考。     

舰艇编队协同规避自导鱼雷攻击方法

机动规避是脱艇编队协同水声对抗的重要措施,针对编队水声对抗作战特点,分析了机动规避声自导鱼雷攻击的基本原则,在单舰规避研究的基础上,通过模型计算与仿真分析,确定鱼雷攻击航向,给出了典型舰艇编队条件下协同规避自导鱼雷攻击的方法,为进一步深入研究编队条件下协同水声对抗模型与方法奠定了基础.     

复杂地形对微波超视距雷达传播的影响

采用分步傅里叶算法求解抛物方程,重点分析阻抗边界条件的数值处理方法,构成分段线性地形,通过改变电磁和环境参数进行仿真计算,研究天线参数与地形环境对电波传播特性的影响。     

Expert S-surface control for autonomous underwater vehicles

S-surface control has proven to be an effective means for motion control of underwater autonomous vehicles （AUV）. However there are still problems maintaining steady precision of course due to the constant need to adjust parameters, especially where there are disturbing currents. Thus an intelligent integral was introduced to improve precision. An expert S-surface control was developed to tune the parameters on-line, based on the expert system, it provides S-surface control according to practical experience and control knowledge. To prevent control output over-compensation, a fuzzy neural network was included to adjust the production rules to the knowledge base. Experiments were conducted on an AUV simulation platform, and the results show that the expert S-surface controller performs better than an S-surface controller in environments with currents, producing good steady precision of course in a robust way.     

水下航行器三维航迹反演滑模跟踪控制

  目的  旨在研究非线性六自由度自主水下航行器（AUV）的轨迹跟踪问题。  方法  为此,设计三维轨迹变前视距离视线（LOS）导引律,利用李雅普诺夫稳定性判据证明此导引律的稳定性,使用设计的自适应S面控制算法对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度进行控制。然后,以REMUS 100 AUV为例, 利用Matlab软件分别对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度控制及其空间直线、曲线轨迹跟踪进行仿真,以验证所提导引律的有效性。  结果  结果表明：对于非线性控制而言,相比于传统的S面控制,自适应S面控制可降低控制参数整定的难度,抗干扰能力更强;而且,相比于传统的LOS导引律,所提导引律可使AUV更快地跟踪上参考轨迹。  结论  所设计的轨迹跟踪控制算法能够实现对AUV的三维轨迹跟踪,并改善AUV的操纵性。     

水下无人作战系统装备现状及发展趋势

海军水下无人作战系统因其造价低廉、隐蔽性强、避免人员伤亡等诸多优点而得到大力发展,美国等国已制定各类水下无人作战系统发展规划并开发出便携型、轻型、重型和巨型等多种水下无人作战系统,并向着提高智能化、模块化和标准化程度、拓展多平台搭载使用能力等方向发展。为了应对威胁,我国也应从顶层规划水下无人作战体系发展路线,开发多样化的水下无人作战系统。     

Fuzzy neural network control of underwater vehicles based on desired state programming

1 Introduction1 With the development of the activities in deep sea, the application of underwater vehicle is widespread. However, owing to the nonlinearity and unpredictable operating environment of underwater vehicles, many factors must be taken into con…     

水下潜器运动控制与仿真研究

水下潜器是一种非常重要的海洋开发装置,具有强耦合、非线性等特点。主要讨论水下无人潜器的自主定深和定位控制技术。文中根据潜器的6自由度运动方程,在充分考虑了水动力因素的基础上,使用Quasi-Lagrange方程建立潜器的数学模型,并将其分解为一系列相互关联的子系统。采用滑模控制方法用于潜器的定深控制,并对其他方向运动进行定位控制。滑模因控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高,并且不需要系统整体模型,被广泛应用于运动控制和非线性系统的控制中。通过计算机仿真,验证了该控制算法对水下潜器的运动控制效果良好、准确。     

水下多智能体系统快速编队控制

针对水下多智能体系统在无向网络下的快速编队问题,提出基于智能体当前和过去状态的快速编队控制算法。利用矩阵理论和频域分析法,得到该算法能使系统快速编队的过去状态区间。仿真示例验证了其有效性。     

自主式水下航行器水下回收融合引导技术方案及算法

[目的]为解决母艇携载的自主式水下航行器（AUV）在水下自主回收和对接的问题,基于惯导（INS）、声学超短基线定位（USBL）、光学等信号引导的多源数据融合,提出一种面向移动平台的AUV水下回收对接引导方法。[方法]为此,设计融合多传感器信息的扩展联邦卡尔曼滤波器,采用分散滤波并再经信息融合方法以提高滤波精度。分别以INS和USBL及光学探测信号作为子滤波器的输入信息,结合AUV水下回收对接过程中的5个阶段分别建立运动方程,最终得到适用于移动平台搭载的AUV水下对接引导系统的多源数据融合导航算法。[结果]仿真结果表明,所提方法具有可行性、系统鲁棒性和控制精度,[结论]可满足母艇水下回收作业对接的工程要求,以及作为AUV水下自主回收操作的技术参考。     

水下航行体的改进S面运动控制器

  目的  为实现Ciscrea自主式水下航行器（AUV）的空间轨迹跟踪与艏摇控制,设计一种多输入多输出（MIMO）鲁棒控制器。  方法  采用摄动法将AUV模型中惯性矩阵的参数不确定性和二次非线性阻尼作用表述为不确定集合,通过线性分式变换（LFT）得到广义系统。针对广义系统,采用H-infinity 综合方法求解AUV的MIMO鲁棒控制器,以及结构奇异值方法分析控制器的鲁棒稳定裕度。通过MATLAB仿真,模拟AUV的三维轨迹跟踪与艏摇控制,以验证鲁棒控制器性能,并在有/无干扰的情况下对其跟踪能力进行比较。  结果  通过计算得到了稳定鲁棒控制器的结构奇异值的上、下界。结果表明,设计的鲁棒控制器可有效消除干扰信号引起的输出扰动。  结论   所提控制方法具有良好的抗干扰性能,适合用于解决AUV多自由度模型中参数不确定性和非线性问题,并可为AUV在实际海洋环境下的运动控制研究提供有益参考。     

一种水下航行体控制系统分布式半实物仿真平台的构建

针对水下航行体控制系统半实物仿真平台要完成的功能日趋复杂的问题,提出了一种基于dSPACE和xPC的分布式半实物仿真平台,介绍了该平台的系统构架和软硬件实现;介绍了将dSPACE仿真机和xPC实时仿真机集成在同一个实时系统中的方法和要解决的问题,分析了该仿真平台的实时性;给出了1个水下航行体控制系统半实物仿真的应用实例。该平台将dSPACE和xPC集成在同1个分布式实时系统下,分布式的系统结构不仅在功能的实现和扩展方面非常方便,同时也利于实时注入式仿真、快速控制原型的实施。通过半实物仿真试验,该平台已经成功服务于某水下航行体控制系统的研制,证明了本文所提出方案的可行性。     

水下机器人通信与控制技术研究

通过调研水下机器人的发展历程,提出了带有履带机器人的系统设计方案,并对其车载模块进行设计以及算法控制。然后通过对脉冲调制、差分脉冲调制进行对比,提出利用改进的DPPM进行水下通信,最后通过实验说明此种方法提高了数据的传输速率,添加白噪声进行实验仿真,说明当信号因延迟为叠加时,系统抗干扰能力会先变强,然后随着叠加数据的增多,抗干扰性减弱。