卡尔曼滤波在潜艇垂直面运动控制器设计中的应用

潜艇低噪声操纵存在无效用舵现象。简要介绍了滤波信号的表示形式,在潜艇垂直面线性运动方程的基础上,得出了滤波信号的系统模型,并对其进行了离散化处理;将均方差最小线性递推滤波算法引入到输入信号的控制过程中,通过仿真证明对输入信号进行卡尔曼滤波能够提高输入信号的品质,用于工程应用。     

尔曼滤波在潜艇垂直面运动控制器设计中的应用

潜艇低噪声操纵存在无效用舵现象.简要介绍了滤波信号的表示形式,在潜艇垂直面线性运动方程的基础上,得出了滤波信号的系统模型,并对其进行了离散化处理;将均方差最小线性递推滤波算法引入到输入信号的控制过程中,通过仿真证明对输入信号进行卡尔曼滤波能够提高输入信号的品质,用于工程应用.     

基于MATCONT的潜艇垂直面操纵运动稳定性与分叉分析

基于Matlab数值分岔分析工具箱MATCONT对潜艇高速机动时的运动稳定性与分岔问题进行了研究。分析了潜艇重心坐标和尾升降舵角变化时的单参数分岔,搜索到系统的鞍结分岔和BP分岔点,通过垂直面非线性运动方程数值积分的动态仿真,验证了动态仿真与数值分析结果的一致性。     

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。     

潜艇逆速时的垂直面机动仿真分析

逆速是潜艇水下航行时的一种特殊状态下的速度,其垂直面操纵问题也是当前潜艇面临的一个难题。根据一种利用首舵操纵控制消除尾舵逆速影响的计算方法,得到了尾舵逆速时首尾升降舵同时操纵进行垂直面机动的方法,并通过潜艇水下垂直面操纵运动模型,对这种操纵形式进行了仿真验证,验证结果表明这种方法可使潜艇在尾舵逆速时更快更有效的进行垂直面机动。     

潜艇垂直面运动的滑模控制

本文用一种变结构滑模控制方法研究了潜艇垂直面操纵运动，对系统的稳定性，鲁棒性和自适应性分析进行了分析。在经基础上，探讨了包含状态观测器的闭环系统稳定性，仿真结果支持本文的结论。     

潜艇垂直面运动的鲁棒控制

为了提高潜艇控制器对各种不确定性的适应性,探讨了潜艇垂直面运动的跟踪控制问题。通过研究潜艇线性化模型的状态方程,提出了一种基于混合灵敏度的鲁棒控制算法。仿真结果表明,该算法在满足控制精度的基础上,具有较好的动态特性和鲁棒性,对模型的摄动具有良好的适应性,能较好的应用于潜艇垂直面的运动控制。     

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。     

潜艇悬停运动模糊控制

潜艇水下悬停是指潜艇在水下无航速时深度保持和变动,它是一个复杂的非线性过程。传统的控制方法缺乏自适应能力,影响了控制效果。模糊控制能够很好地解决上述问题。本文从模糊控制原理出发,确定悬停控制的模糊控制器结构,根据典型的阶跃响应指定了潜艇悬停的模糊规则,采用Simulink完成自抗扰微分器的程序设计。通过对2种典型工况进行仿真,表明模糊控制器能在潜艇定深悬停中起到很好的控制效果,并具有超调量小、调整时间短及鲁棒性好的优点。     

分离式尾舵潜艇卡单舵操纵控制技术研究

提出针对分离式尾舵单舵卡舵状态下的仅应用操纵面对潜艇进行挽回的LQG/LTR操纵控制技术,设计相应的分离式尾舵单舵卡舵状态下潜艇的数值仿真模块。数值仿真结果验证该设计方法的有效性。     

分离式尾舵潜艇卡单舵操纵控制技术研究

提出针对分离式尾舵单舵卡舵状态下的仅应用操纵面对潜艇进行挽回的LQG/LTR操纵控制技术,设计相应的分离式尾舵单舵卡舵状态下潜艇的数值仿真模块。数值仿真结果验证该设计方法的有效性。     

H型尾操纵面模型在潜艇超越运动中的性能分析

为改进十字型尾操纵面Suboff-1模型在超越运动中的横摇现象,通过重叠网格方法与体积力模型对十字型和H型2种不同形式尾操纵面模型进行超越运动数值模拟。通过对运动中不同尾操纵面模型达到预定首摇角时间、超越运动完成时间、最大横摇角进行监测分析,获得改进后的H型尾操纵面在应舵性能、跟从性能、减摇性能上较十字型尾操纵面的优势,并对5组翼面简单的H型尾操纵面模型进行超越运动数值模拟,获得翼面宽度最优解。结果表明H型尾操纵面较十字型尾操纵面在应舵性能上有少量损失但减摇性能大幅增加,最优翼面宽度为艇体平行中体直径的50%。改变尾操纵面形式仅改变尾部涡场部分,对潜艇的隐蔽性能影响较小。     

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。     

潜艇深度PD-模糊控制仿真研究

针对单一控制方法对潜艇深度控制效果不佳的问题,开展了PD控制与模糊控制有机结合的潜艇深度复合控制方法研究。以潜艇垂直面运动为例,设计了潜艇深度PD-模糊控制器以及纵倾模糊控制器。利用Matlab/Simulink的Aerospace工具箱建立了潜艇三自由度仿真模型,并分别开展了PID控制器和复合控制器在不同工况下的仿真试验。仿真结果表明,与常规PID控制器相比,该复合控制器具有响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好等特点。     

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。