潜艇布放回收UUV方式

针对潜艇鱼雷发射管、巡航导弹发射管、潜艇背驮和坞载4种布放回收UUV的方式,比较详细地描述了他们的工作原理、使用过程和装备对象,简要分析了他们的优缺点和使用要求。巡航导弹发射管布放回收UUV,具有对潜艇总体性能影响小、布放回收UUV种类多和数量大、可满足一次成组使用不同UUV的要求等优点。     

无人水下航行器自航出管可行性浅析

通过鱼雷发射管进行布放回收是潜艇使用无人水下航行器（UUV）的最佳方式之一,而UUV自航出管是否具有可行性是首要问题。首先,根据潜艇发射自航鱼雷的技术要求来建立UUV自航运动方程和边界条件,并通过计算分析求得UUV自航出管所需满足的条件。随后,在鱼雷内弹道仿真研究的基础上,建立UUV在鱼雷发射管内运动的数学模型,并对其受力和速度进行实时仿真。最后,将仿真结果与UUV自航出管条件进行对比分析。结果表明：UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关。因此,可通过设定恰当的性能参数来实现UUV自航出管的可行性。     

无人水下航行器自航出管可行性浅析

通过鱼雷发射管进行布放回收是潜艇使用无人水下航行器（uuv）的最佳方式之一,而UUV自航出管是否具有可行性是首要问题。首先,根据潜艇发射自航鱼雷的技术要求来建立UUV自航运动方程和边界条件,并通过计算分析求得UUV自航出管所需满足的条件。随后,在鱼雷内弹道仿真研究的基础上,建立UUV在鱼雷发射管内运动的数学模型,并对其受力和速度进行实时仿真。最后,将仿真结果与UUV自航出管条件进行对比分析。结果表明：UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关。因此,可通过设定恰当的性能参数来实现UUV自航出管的可行性。     

UUV自航发射方法探究

针对通过鱼雷发射管自航发射UUV,分析UUV自航出管的前提条件以及自航出管是否可行。UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关,探究典型口径鱼雷发射管适合自航发射的UUV。对无人水下航行器内弹道建模,分析自航发射时不同的补水方式对自航发射UUV的影响,从理论上对UUV自航出管的可行性进行论证。     

声光联合引导UUV回收系统光学子系统研究

当今水下无人航行器（UUV）在军事与民用领域都有着广泛的应用前景,布放与回收技术是影响UUV实际应用的一项关键技术。目前主要回收引导方式有声学导引、光学导引、电磁导引这3种,而各自都存在明显的优缺点。本文针对声光联合导引机械臂回收系统光学子系统进行研究,设计一组可在水下200 m、0.05～10 m范围工作的机器视觉镜头及其配合使用的靶标,并完成了系统的仿真。该系统可在环境要求下准确地提取出靶标特征点。     

潜载无人水下航行器自航布放内弹道模型与仿真

通过对等截面鱼雷发射管自航布放无人水下航行器（UUV）过程中的受力进行分析,建立内弹道的数学模型,并对UUV自航布放的出管时间和出管速度进行实时仿真,同时,还对几种典型口径UUV自航布放过程中的阻力变化规律进行对比和分析,从理论上对UUV自航出管的可行性进行论证.仿真结果表明,选取500mm口径的UUV,通过潜艇的等截面鱼雷发射管进行自航布放完全可行.     

基于自适应反步法的欠驱动UUV空间路径点跟踪控制

解决了一类欠驱动UUV系统在空间6自由度运动中的路径点跟踪控制问题。首先采用拉格朗日方程的形式,建立UUV的6自由度运动学模型和动力学模型,并基于Line-of-sight法建立欠驱动UUV的路径点跟踪误差模型;然后提出了基于反步法设计满足动力学限制的综合控制器,设计自适应律以抵消海流的干扰,并基于Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性;最后仿真结果验证了该控制器的有效性,实现了欠驱动UUV三维空间的路径点跟踪控制。     

水下软体机械臂的设计及控制分析

针对机械臂在水下的复杂工作环境以及目前水下机械臂应用的受限性,提出一种线驱动软体机械臂,采用刚柔耦合的结构,利用电机驱动2根绳索,减少驱动单元,降低能耗,提高了机械臂的柔顺性,使其能够更好地适应水下复杂的工作环境和作业需求。同时,采用经典的Denavit-Hartenberg(D-H)建模思想结合克赛拉特杆理论(Cosserat rod theory)对其进行运动学分析。在现有软体机械臂控制方法上,设计试验平台,采用尖顶从动的控制方式检测误差并进行分析,验证了重力因素对软体机械臂控制精度的影响,为软体机械臂在水下应用的控制策略提供参考。     

腹部作业型水下机器人控制系统研制

[目的]针对无人水下机器人(UUV)的回收任务要求,研制开发一台新式腹部作业型水下遥控机器人(ROV)。腹部作业型ROV不同于一般依赖机械手作业的传统ROV,其通过腹部作业机构完成与UUV的水下对接及回收。[方法]介绍腹部作业型ROV的系统组成及原理,提出一种以一体化工业加固计算机为水面监控单元,PC104嵌入式工业控制计算机为水下主控单元,各驱动板为驱动单元的控制系统架构。同时建立腹部作业型ROV的动力学模型,并设计水平面定向控制的H∞鲁棒控制器。[结果]单项试验、系统联调及水池试验表明,腹部作业型ROV控制系统具有良好的实时性和可靠性,能够满足UUV回收任务的要求。[结论]该架构和算法对于其他移动机器人、无人机、仿生机器人的控制系统开发均具有参考意义。     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

水下战场的变化

介绍了美国海军水下作战中心(NUWC)正在用Manta试验运载器(MTV)来论证及评估开发未来的水下无人运载器(UUV)。设想将整个UUV固定在潜艇的首部，可以放出执行侦察、通信甚至作战等诸多任务，又能回收固定在宿主船的外壳上。如水下无人通信运载器(UUCV)可用于水下声通信，水面无线电波联系等；其尺寸可以为53英寸／70磅至重型鱼雷。在文中一张构想图中，则在UUV上还有4个鱼雷发射管。图5。     

气动注水喷气推进式快艇关键技术研究

船舶喷射推进装置经历了早期的喷射推进、液压推进、间歇性喷水推进、底板式喷水推进等演变,目前作为一种高效绿色的推进方式,在高性能舰艇上获得普遍应用。本文研究了喷气推进装置的运动状态和特性,基于喷气推进装置的运动学和动力学模型,对其驱动和控制的关键技术进行了深入有效的分析,以一艘快艇为研究对象,设计了适合于快艇喷气推进装置的控制系统和驱动系统,利用数值水池进行推进性能分析,本研究对高性能舰艇推进技术发展及应用具有一定参考价值。     

船舶大分段划线机械臂轨迹规划控制技术

为了提高船舶机械臂轨迹规划控制精度,以船舶大分段划线机械臂为目标,提出机械臂轨迹规划控制技术。采用多主机并行的方式测量船舶机械臂位移角度,提出测量点坐标精度指标,建立空间直角坐标系,利用机械臂位移角度,对其位移坐标进行空间变换,确定机械臂各运行点位姿,实现机械臂点位控制,在此基础上引入插补法,保证点位连续,实现船舶机械臂轨迹规划控制。实验数据表明,与传统方式相比,机械臂直线轨迹控制准确度提高22%,曲线轨迹控制准确度提高29%,具有鲜明有效性。     

基于iSIGHT的UUV优化设计平台

水下航行体(UUV)外形设计的优劣对UUV的最终性能有着举足轻重的影响。传统的设计方法是通过反复的选型-计算-修改来实现的,这种方法不但效率低下,而且由于选型范围有限,常导致得不到最优解。为解决这一问题,本文研究了UUV的参数化设计方法,并通过自编程序实现了在SolidWorks中的参数化建模。利用iSIGHT优化设计平台强大的过程集成能力和各种寻求最优参数的技术,实现了iSIGHT集成并驱动SolidWorks,Gridgen,CFX等软件并寻求最优参数的设计流程。并针对某UUV,以最小阻力为目标,利用NLPQL优化算法进行了优化设计。结果表明,本设计平台达到了实现UUV参数化设计并优化的目的,提高了设计效率。     

基于Petri网的UUV水下回收协调控制研究

水下无人潜器（UUV）水下回收是一个复杂的过程,它既有连续动态又有离散事件。针对UUV多变量、非线性、强耦合的特点,在其回收过程中针对不同的状态,提出一种基于Petri网的协调控制方法。采用混杂系统理论来分析动态过程和设定离散事件,并运用Petri网技术对回收过程的动作细节进行划分,通过实时测量和判断,分析和监控回收状态,以达到实时控制的目的。水池试验验证了Petri网技术对复杂过程描述分析方面的优越性,并成功解决了UUV回收过程运动中的逻辑协调问题。     

一种机械臂的自适应控制方法

针对某二自由度机械臂,被控对象随着机械臂姿态变化而发生非线性变化的特点,提出一种自适应的控制方法。控制器根据机械臂的姿态,实时计算关节的等效转动惯量,在线调整系统增益,并加入重力和摩擦等干扰补偿,对机械臂关节的角位移进行有效控制。仿真结果表明,与常规的PID控制算法相比,该方法具有更强的自适应能力,取得了比较满意的控制效果,可以推广应用到多自由度机械臂的控制系统中。     

舰艇天线机械装置可靠性建模研究

舰艇天线机械装置是一种在恶劣环境下使用的装置,对其进行可靠性建模研究是急需解决的难题。文章从分析舰艇天线机械装置可靠性特点及失效模式开始,考虑机械装置的相关失效问题,构建了一种适合于舰艇天线机械装置的可靠性模型,该模型将有助于对天线机械装置进行可靠性设计与分析。     

AUV自主收放装置结构及控制系统设计

AUV技术对于提高海洋资源环境的勘测和开采效率具有重要意义。在AUV收放过程中,传统的回收方式是在母船上起吊回收,人为参与完成挂钩任务,这种方式受风浪的影响较大。为了提高AUV的使用保障能力,需要针对AUV的自主收放技术展开研究。基于AUV良好的实时性、连续性及可移动性的特点,本文设计一套AUV自主收放装置,可用于AUV的自动布放及回收。该装置由固定架、控制台、吊机装置、绞车、定滑轮、钢丝绳、收放架等组成。设计各部分的机械结构,并通过系统校核验证结构设计的合理性。同时,设计AUV收放存储装置控制系统,实现对机械液压执行器的精密控制、传感器的数据采集、系统状态参数显示、试验参数调整、工作状态监控和安全报警等功能,能够对控制系统的控制流程进行辅助判断和安全保障。解决了传统AUV收放技术的难题,提高了AUV收放的智能化水平。     

基于QNX的舰艇中央控制台软件构架设计

从现代舰艇分布式控制系统入手,在对控制系统的结构与网络连接方式进行分析的基础上,对基于QNX操作系统中央控制台软件的任务管理器、系统控制器的核心部分的功能、工作方式和工作过程进行了阐述,对容错技术的实现进行了设计,提出了由回答驱动的消息传递方式工作的软件构架、基于硬件和软件的故障监测与恢复方法,对中央控制台软件构架的设计具有参考价值。     

海上吊艇架系统建模及被动式抗摆系统设计及仿真

海上吊艇架设备主要负责小型舰艇的放置和回收,在海上救援等紧急作业领域有重要的作用。在某些高海况的作业环境下(如大风、海浪等),吊艇架上的小型舰艇会产生猛烈的摇晃,不仅对小型舰艇的结构和艇载设备产生损害,还会导致吊艇架的机械结构破坏,引发严重的事故。因此,研究海上吊艇架系统的抗摆原理,设计新型的吊艇架抗摆系统对提高吊艇架的可靠性、安全性具有重要的意义。本文通过对大型舰船的吊艇架结构建立动力学模型,设计了一种新型的被动式抗摆系统,并对该抗摆系统的结构原理和工作流程进行了系统的介绍。