水下机器人姿态角LQR-鲁棒方差控制实验研究

采用自动平衡控制系统作为物理仿真系统对水下机器人姿态角控制进行实验研究.结合具体系统设计了鲁棒方差控制器,分析了设计参数和系统参数变化对系统性能的影响.针对系统对大偏差和小偏差不同的要求,采用了LQR控制和鲁棒方差控制复合控制器;结合实际参数不确定范围确定了合理的设计参数范围;进一步结合实际调试中的具体问题确定了适当的系统参数.研究表明,LQR-鲁棒方差控制策略可以保证系统在较大范围的参数变化时保持稳定,有适当的带宽,并对随机干扰实现了合理的抑制.研究结果可供研制水下机器人控制系统参考.     

水下多目标跟踪的网络层次决策方法

水下多目标跟踪逻辑与决策是水下航行器多目标跟踪中需解决的技术难点．目前用于水下多目标跟踪决策的方法都假设各个决策因素相互独立,而实际上水下多目标跟踪决策的因素之间存在着相互影响．本文根据这一特点,建立了水下多目标跟踪决策的指标集和相应的ANP决策模型,提出了基于ANP的水下多目标跟踪逻辑与决策方法．该方法将水下多目标跟踪决策的指标集纳入网络层次结构模型,并通过模型解算得到优化的多目标跟踪决策,具有决策结果比现有方法更加合理、稳健的特点．仿真结果表明该方法是在多目标跟踪决策因素之间存在相互影响情况下解决水下多目标跟踪逻辑与决策问题的有效方法．     

水下爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟研究

运用AUTODYN程序对水下爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟研究.首先模拟了无限水域中的水下爆炸冲击波,然后将深水爆炸简化为一维问题,采用一维方法对深水爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟,并将模拟结果与经验公式和实验结果进行了比较.模拟结果表明,AUTODYN能准确模拟近场水下爆炸冲击波和深水爆炸气泡脉动过程,计算得到的近场水下爆炸冲击波峰值压力和比冲量、水质点速度、气泡最大半径、脉动周期、二次压力波的峰值压力和比冲量等特性参数均与经验公式、理论公式和实验结果吻合良好.远场的冲击波峰值压力的计算值小于经验值,而且计算误差随着爆距的增加而增大.最后总结了模拟结果,得出了对工程应用有益的结论.     

水下目标深度测量误差源分析

首先研究了在深海环境下,采用基于三阵元垂直线列阵的水声探测系统进行水下目标深度测量的基本原理.然后从随机误差和阵元配置偏差的角度,对水下目标深度测量的误差源进行了理论分析,并推导了相关公式.此外,对于相干多途水声信道干扰给水下目标深度测量精度的影响,也作了初步的理论分析.通过仿真实验,总结出各误差源对水下目标深度测量精度影响的规律,研究结果为进一步开展水下目标深度测量研究、提高测量精度奠定了基础.     

水下灵巧手的结构优化设计

随着水下作业机器人在探测、打捞、管线检测与修复等领域的应用不断深入,水下多指灵巧手的研制和开发逐渐受到各国机器人研究者的关注和重视。基于对非水环境灵巧手设计经验的总结,设计了3指水下灵巧手及其防腐密封结构,对结构参数进行了优化设计,根据优化设计结果研制了3指水下灵巧手原理样机。测试结果表明,该手可灵活抓取多种复杂表面的物体,部分代替人工水下作业。     

浅谈水下砂枕施工方法 在水域吹填工程围堰施工中的应用

吹填造地工程施工一般都需要先行修筑围堰再进行吹填,通常按设计要求这些围堰要么采用抛石砌筑的方法进行施工,要么采用砂包填筑,如果设计吹填区本来就在水域的,那么较之陆域吹填区,这些围堰施工工艺将会复杂得多,材料运输费用也将较陆域吹填工程高。针对水域吹填区围堰施工特点,介绍水下砂枕施工方法的应用。该施工方法既能加快施工进度且质量可靠、结构稳定、节约资源,因此有明显的经济效益和社会效益。     

登陆艇水下爆炸防护探讨

在渡海登陆作战中,登陆艇将承担人员输送及抢滩登陆等危险任务,极易遭受敌方水雷、鱼雷等水中武器的攻击。为了顺利完成渡海登陆任务,登陆艇必须具备一定的水下抗爆防护能力。文章结合国内研究现状对登陆艇水下爆炸防护方法进行探讨并具体分析各自特点,最后提出利用水下气泡帷幕衰减冲击波能量是目前最具应用前景的方法。     

水下爆炸作用下箱形梁模型响应试验研究

对模拟水面舰船结构的箱形梁模型在水下爆炸作用下的响应进行试验,借助高速摄像机观测气泡脉动过程和结构响应过程,发现箱形梁结构在水下爆炸作用下的响应可以分为三个阶段.不同的爆点位置,气泡脉动能够激起不同振动形式的鞭状响应运动.     

浅滩工程水下基垫布的铺设施工

在浅滩围堤或围涂工程施工中,通常采用铺设基垫布。抛碎石垫层、插设耀料排水板的软基处理工艺,以达到降低工程造价,控制堤身不均匀沉降的目的。本文介绍了温州浅滩一期围涂工程南围堤Ⅰ标段工程的基垫布铺设施工,为今后类似工程提供参考。     

水下自主作业系统轨迹跟踪与动力定位

论述了一种水下自主作业系统的轨迹跟踪和动力定位控制算法.该系统由一个水下智能机器人和一个机械手组成,具有非线性、强耦合、高维数、时变等特点.在充分考虑了各种水动力因素的基础上,使用Quasi-Lagrange方程建立系统的动力学数学模型.采用滑模控制方法,并利用模糊逻辑动态调节滑膜控制器的增益系数,进行了计算机仿真试验.结果表明该方法对水下自主作业系统的轨迹跟踪与动力定位控制性能优良.