嵌入式计算机系统在水下航行器的应用

针对小型水下航行器航行和工作特点,论述了采用嵌入式ＭＣＵ与ＥＤＳＰ器件和Ｉ＾２Ｃ总线技术构成的监测与控制系统。     

人工神经网络控制器水下无人运载器导航中的应用

本文以水下无人运载器（ＡＵＶ）绕平面圆周航行速度、位置控制为例，推广到任何轨迹的控制问题。利用神经网络学习ＡＵＶ运动的内在规律，预测未来一步的运行情况，并用改良的ＰＩＤ方式前馈与后馈相结合的控制其执行机构。系统学习、预测及ＰＩＤ各增益量利用ＧＥＳＡ全局优化方法求得。本方法具有自适应性、强非线性及前馈控制等特点，优于其它一般的控制器。     

滑模控制在水下航行器横滚姿态控制中的应用研究

水下航行器的横滚会使其纵向运动与侧向运动发生交连耦合,给其运动带来一系列不良后果.针对水下航行器航行环境复杂、模型参数摄动大、执行机构的饱和非线性等特点,采用滑模控制设计水下航行体横滚姿态控制器,以达到抑制和消除横滚的目的.仿真结果表明,滑模控制器操舵平滑,控制速度快,鲁棒性和环境适应能力更好.完全能胜任水下航行器横滚姿态控制的要求.     

基于连续滑模控制的水下无人航行器航向跟踪研究

本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参数变化及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。此外,将直线、正弦波及自定义曲线设置为预定航向,通过Matlab/Simulink进行仿真验证水下无人航行器是否可以实现在复杂水域下的轨迹跟踪,达到航向控制目的。     

人工神经网络控制器在水下无人运载器导航中的应用

本文以水下无人运载器（AUV）绕平面圆周航行的速度、位置控制为例，推广到任何轨迹的控制问题。利用神经网络学习AUV运行的内在规律，预测未来一步的运行情况，并用改良的PID方式前馈与后馈相结合控制其执行机构。系统学习、预测及PID各增益量利用GESA（GuidedEvolutionarySimulatedAnnealing）全局优化方法求得。本方法具有自适应性、强非线性及前馈控制等特点，优于其它一般的控制器。     

无人水下航行器在海军网络中心战中的应用

无人水下航行器（UUV）是当前海军装备发展的热点。介绍了网络中心战的优势,从无人水下航行器的特点出发,分析了无人水下航行器在海军网络中心战中的作用。     

应用前景广阔的无人水下航行器

无人水下航行器(UUV—Unmanned Underwater Vehicle)它是指用于水下侦察、遥控猎雷和作战等可以回收的小型水下自航载体。按照字面理解,无人水下航行器应具有一定的自主性,或至少应嵌入较高级别的“智能”。同在无人机领域中的情况一样,不同的无人水下航行器装备着不同的附属系统,从而具有不同的功能。一般情况下。无人水下航行器主要分为两种,     

无人水下航行器分布式运动控制系统设计与仿真验证

针对传统采用RS422通信的集中式管理中心任务过重、可靠性差、抗干扰能力差等缺点,设计开发一种基于CAN总线的无人水下航行器分布式控制系统。与传统的集中式控制系统相比,该控制系统可以更容易地接入功能模块且无须对现有硬件进行重新设计,具有很好的可扩展性,并充分考虑了该航行器的安全性及可靠性问题。首先,给出分布式控制系统的构建方案,再针对核心PC104控制管理中心给出主要控制模型方法,随后通过建立空间运动方程,完成对控制系统的模型建设和控制器软硬件设计工作,并通过实验室数字仿真和半实物仿真进行验证。结果表明,该控制系统具有性能稳定、传输效率高等特点,能够满足无人水下航行器的使用要求。     

多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法

针对多自主式水下航行器轨迹跟踪控制中的不确定性问题,研究多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法。构建基于灰色预测的轨迹精准跟踪控制模型,利用灰色预测模型预测航行器航向角,构建一元多项式回归模型,拟合航行器初始航向角同预测航向角间的残差,优化灰色预测模型,提升航行器航向角预测精度。将航向角预测结果代入PID控制器内,通过计算航向角控制率确定位置误差、速度误差与加速度误差,通过控制上述误差实现航行器轨迹准确跟踪控制。实验结果显示该方法可在航行器不同运动特性下准确跟踪轨迹,并具有较好的控制效果。     

C语言在嵌入式控制系统开发中的应用研究

本文分析了嵌入式控制系统的特点和嵌入式控制系统开发的过程。用C语言开发嵌入式控制系统较汇编语言开发具有优势,结合实际的开发经验,重点分析了嵌入式C语言开发中应注意的问题以及代码优化问题。     

小型水下航行体动力系统测试技术应用研究

本文结合小型水下航行体动力电池组和推进电机组测试的要求,对小型水下航行体电动力系统的测试技术进行了探讨.通过对电动力系统测试的技术,进而发展至与其他各系统仿真设备间的有机融合,实现在陆上进行小型水下航行体全产品测试,进而对故障的准确诊断,保证产品试验验证的充分性和有效性.     

基于嵌入式系统的远程水下电场测量系统

利用开源代码uC／OSⅡ、LwIP（Lightweight TCP／IP stack）开发嵌入式信号采集装置，各采集系统通过以太网交换机互联，并采用以太网向设备供电，实现船舶水下电场测量的自动采集和数据传输。     

水下航行体的改进S面运动控制器

为研究水下航行体的纵向速度对其余自由度运动所产生的影响及其自身所承受的静力学作用,在分析水下航行体运动模型的基础上,提出了一种改进S面运动控制器。该控制器不仅保留了常规S面控制器参数易于调整且结构简单的优点,同时还克服了常规S面控制器在水下航行体高速航行时运动控制效果差的缺点。引入李雅普诺夫函数对该控制器的稳定性进行分析,并将该控制器成功应用于水下航行体的运动控制。将改进S面运动控制器与常规S面控制器的试验结果进行对比,结果表明:改进S面运动控制器在水下航行体的运动控制方面具有可行性及有效性。     

自抗扰技术在水下航行体横滚姿态

在某些极端工况下,PID横滚姿态控制器性能变差,难以满足使用要求。对此,提出采用经自适应差分算法优化以及引进新型非线性函数的ADRC作为其控制方法。给出了ADRC横滚控制器的具体形式,在典型干扰下进行了仿真研究。对比PID控制器,改进后的ADRC在模型参数大摄动、外界强干扰等情况下,具有更好的环境适应能力。     

基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统

提出并实现了一种基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统。与传统的集中式控制系统相比,分布式控制系统可以很容易地接入功能模块而无须对现有硬件进行重新设计,具有更好的可扩展性;并且各个节点间采用数字信号通讯,具有很强的抗干扰能力。开发了基于工业控制计算机的半实物仿真系统,模拟执行机构节点和传感器的工作,接入已完成的自动驾驶仪节点和数据记录及故障检测节点,对控制系统进行实时仿真测试,测试结果验证了该分布式控制系统设计的可行性。     

无人水下机器人可靠性控制技术

对无人水下机器人故障诊断与容错控制技术进行了综述.首先简单阐述了无人水下机器人的基本概念和故障模式,然后介绍了水下机器人传感器故障诊断方法﹑推进器故障诊断方法及无人水下机器人的容错控制技术,评述了各种方法的特点与局限性.最后给出了水下机器人可靠性控制技术研究的若干发展方向.     

多AUV覆盖控制研究

本文设计了一种多自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,简称AUV) 分布式覆盖控制算法.算法定义了一个位置优化函数以描述覆盖控制的质量,覆盖控制目标就是使此函数值最小化,从而使一群能够相互通信的AUV最终形成质心Voronoi分布来对预定的区域进行调查.对于非均匀分布区域,本文采用蒙特卡罗法来计算多边形区域的质心.数值仿真结果表明,无论对于均匀或是非均匀密度分布,覆盖控制算法都能取得满意的效果.     

基于嵌入式系统的软件结构覆盖测试技术

在软件测试过程中有效地监控代码覆盖率是提高软件测试有效性的一个重要途径，介绍了利用LDRA Testbed测试工具进行嵌入式软件结构覆盖测试的方法和技术。