操纵面对潜艇水平面回转横倾角的控制

在一种新型潜艇艏舵－－贝壳舵研究的基础上，用变结构控制方法探讨了如何用操纵面控制潜艇水平面回转时产生的横倾角，重点研究了方向舵、艏舵对横倾角的控制和艉舵对定深的保持，通过仿真比较了多种控制方案的控制效果，得到较好的控制策略和有一定参考价值的艏舵和艉舵操舵规律。     

基于联合操舵的水下航行器幂次滑模定深控制

针对水下航行器垂直面定深控制问题,提出一种将深度误差和纵倾误差同时分配给艏舵和艉舵的艏艉联合操舵控制策略.该操舵策略克服了用单舵控制水下航行器垂直面深度运动存在的不足,并兼顾了航行器在同时进行深度控制和纵倾控制时存在的耦合作用,满足工程实际应用需求.基于李雅普诺夫稳定性原理设计了艏艉联合操舵滑模控制算法,该算法通过引入幂次趋近律加边界层的方法消除了控制过程中的"抖振"现象.最后通过仿真试验表明:所提出的艏艉联合操舵策略能够在小范围纵倾变化下实现快速的深度跟踪,验证了该操舵策略的有效性和优越性.     

基于极点配置的智能体PID运动控制器参数优化

针对智能体的运动控制问题,以水面船舶减摇问题为例,采用易于工程实现的经典PID控制器,提出了一种以时间乘横摇和艏摇的绝对误差累积和为性能指标的单纯形优化算法来解决控制器参数优化正定问题,该方法在理论推导出控制器参数的结果后再以实际系统输出做为优化的依据进行参数整定,最终实现对横摇和艏摇的最优控制,很大程度上提高了控制器的实用性;同时由于横摇和和艏摇的频带特性之间的差异,通过引入高通滤波器更好地解决了舵减横摇对航向影响的问题,仿真结果表明单纯形算法优化的控制器参数提高了控制效果,加入高通滤波器降低了舵减摇对航向的影响。     

变论域模糊控制在X舵抗干扰操纵中的应用

为了发掘X舵潜艇在持续高强度随机干扰环境下稳定操纵的能力,建立了某型X舵潜艇六自由度运动模型,分析了X舵的操纵规律,在X舵模糊控制主体、智能模糊积分环节及控制权限动态分配三个方面对X舵模糊控制系统进行了设计.仿真计算表明:模糊控制系统在潜艇低频和高频随机干扰力和力矩峰值分别为500 k N和400k N·m的作用下,基本能将深度和姿态稳定在期望值,控制效果明显好于比例积分微分(PID)控制器,但在高频干扰下存在小范围抖振现象.采用变论域思想对模糊控制系统进行改进,对深度、纵倾、横倾和航向的误差变化率采用论域在线调节机制,在同样的干扰环境下能够消除深度和姿态的抖振,实现对潜艇复杂条件下航行的精准稳定控制.     

40m游艇艇艏砰击压力有限元分析

为了研究艇艏横倾时的砰击状况,采用数值模拟的方法对一艘长40 m钢制游艇的艇艏砰击性能进行了分析.在验证有限元方法模拟船舶入水砰击的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立船艏二维有限元模型,分析了游艇不同入水速度和横倾角对艇艏砰击压力的影响规律,数值模拟结果为预报艇艏的砰击压力状况提供依据,为游艇的结构设计提供参考价值.     

8162型渔船节能船型及性能研究

以８１６２型双甲板拖网渔船为母型，分别改变其首型为球鼻艏，尾型为球艉，以具有球鼻艏和具有球艉，球鼻艏的船型分别与常规的母型进行阻力，自航和尾部伴流测量等试验比较。其结果表明，采用球鼻艏和球艉船型对降低船舶阻力，提高推进效率和改善尾部伴流分布均有明显的效果。     

潜艇涡量场和流噪声等效声中心的数值预报

为了实现潜艇湍流噪声及其等效声中心的数值预报,在分析SUBOFF潜艇拖曳和自航状态下涡量场的基础上,采用大涡模拟与声学边界元相结合的方法,在频域内预报了流噪声空间分布、测点谱源级曲线和声指向性,求取了等效声中心位置并分析了其受螺旋桨旋转作用的影响.计算结果表明：附体与艇体结合部马蹄涡和附体端面诱导项链形涡对是潜艇涡量场的主要特征,且马蹄涡系具有较高的强度和稳定性;附体尾涡脱落频率存在19.22Hz的线谱,且在尾涡测点谱曲线中得到明确体现;随着频率增加,流噪声蝶形指向性对应的辐射瓣状区间数随波数增加,且正横方向声压要强于首尾方向;流噪声等效声中心位于距艇艏0.46倍艇长处,在10Hz～1kHz内总声源级为95.09dB;艇艉桨对附体马蹄涡系影响较小,但促使等效声中心迅速移至艇艉.     

大攻角时的潜艇操纵控制技术

在潜艇六自由度空间运动方程基础上,将潜艇的功能子系统分解为航向控制、横倾控制和潜浮控制3个子系统.针对3个功能子系统分别提出了潜艇大攻角非安全运动状态下的非线性鲁棒滑动控制算法,使得潜艇可以在较短的时间内由大攻角非安全运动状态转变为无攻角安全运动状态.在整个自动控制过程中,非线性鲁棒滑模控制器给出的指令舵角合理、无抖动.仿真算例验证了所提出算法的有效性.     

渔船随浪、尾斜浪下骑浪/横甩直接数值模拟

为了更加准确地评估船舶在波浪中航行的安全性,以四自由度操纵性方程为基础,研究增加艏向角和浪向角以改变船舶航向、增加舵角控制方程来模拟舵效下降、增加横摇角参数来判断船舶是否倾覆,以及打出最大舵角仍然无法保持航向等典型横甩现象.以国际船模试验池会议船(ITTC ship) A2渔船为例,在波长船长比为1、波陡为1/15的海况下,进行随浪和尾斜浪海况模拟.通过突然改变的理念成功模拟出该船的典型横甩现象,并将部分模拟数据同已有试验值进行了对比,结果符合较好.在此基础上,进行了波浪参数分析,研究了不同波长船长比、不同螺旋桨转速、不同波陡下的船舶运动规律.     

水下航行器阻力计算及结构设计

随着海洋探索的不断发展，水下作业对水下航行器提出了更高的要求。为了提高某水下航行器的减阻性能，本文基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对预选的多种艏部型线以及舵板进行数值模拟，对比了它们的减阻性能，最终为航行器选择效果最佳的艏部型线以及舵板，并计算配备有最佳减阻效果的艇艏和舵板的航行器总阻力，对比分析其周围压力和流场特性。结果显示，所选的零部件相较于其他选择拥有更好的减阻性能，更适用于本文的水下航行器。本文研究结果可为航行器的结构设计和选择提供一定的参考。     

尖头蜗尾船型的线型设计和试验研究

本文阐述尖头蜗尾船型的线型设计与研究要点,通过对四条船模的阻力试验和自航试验结果、首尾浪高及假尾长度测量值的分析,确定了一种与蜗槽尾结合,阻力性能良好的首型。文中给出了Ⅲ号模操纵性试验的主要结果。     

舵的时间最优控制设想

自动舵是船舶的必需设备,目前广泛使用的有比例微分舵,比例积分微分舵及自适应舵。应用最优控制理论,提出一种时间最优控制器的设计方案,当船舶出现航向偏差时,该控制器控制舵叶使船舶在最短的时间内过渡到指定的航向。     

平头涡尾船型阻力性能研究

探讨了平头涡尾船型阻力性能及其与常规船型阻力性能的联系.用运动状态下的水线长和等值船型,提出了平头涡尾船型的阻力模型.据此,运用船舶流体力学的基本观点对平头涡尾船型及其相对航速时所对应的等值常规船型进行了分析,建立了平头涡尾船型与常规船型的对应关系,论述了平头涡尾船型减阻的机制和规律;并给出实船试验结果.     

船舶航向控制系统设计中有关问题的研究

研究了船舶航向控制设计中航向控制环与舵机控制间的联结方式,舵机开关控制特性对船舶航行的影响,航向控制的综合优化指标,以及线性控制原则在航向非线性系统中的主要作用,如何体现在2个舵角(初始舵角和反舵角)控制量上等问题,以供船舶航向控制工程设计时参考。     

应用水波弥散特性的舰船航迹三维可视化新方法

针对三维海洋仿真中舰船航迹再现的实时性与显示效果之间的矛盾,提出了一种应用水波弥散特性的可视化新方法.该方法将水面波的弥散特性应用到船首产生破浪的运动建模中,建立了简化的船行波粒子系统模型;然后根据船尾航迹的宽度距离扩散规律,建立了尾部航迹的粒子系统模型,并采用后续渲染技术实现跟海面的融合;最后基于开放场景图粒子系统,在VS2005平台对新方法进行具体实现.水声对抗仿真系统中的实际应用表明,新方法更符合物理运动规律,对整个系统帧速的影响小于1帧/s,有更好的实时性和显示效果.     

基于计算流体力学方法的水线面大开口工程船阻力性能分析

运用计算流体力学（CFD）方法对工程船由船体水线面大开口所引起的船体阻力性能变化进行了分析.通过对某水线面大开口型工程船系列模型的黏性绕流进行数值模拟,得到在低航速下水线面大开口型船舶船艏开口纵向和横向尺寸变化,船艉开口纵向和横向尺寸变化以及艏艉开口相互作用对船体阻力性能的影响,为改善此类船型的船体阻力性能提供了参考依据.     

双尾鳍渔船船型的耐波性试验研究

本文分析了深、浅吃水双尾鳍渔船的耐波性模型试验（试验项目包括：流线试验；静水中自由衰减试验；横摇、纵摇、升沉试验；船艏垂向加速度测定；甲板上浪试验和螺旋桨出水频率试验），与实船在不规则波中的性能预报，及具有良好耐波性的球尾渔船进行比较。结果表明：浅吃水双尾鳍渔船船型具有良好的耐波性。     

一种盲区方案飞行控制方法

为削弱成像导引头制导盲区对导弹命中点性能的不利影响,分析了盲区舵偏角取值对弹道参数的影响,提出了导弹在末端盲区内按舵偏角方案进行方案飞行的控制方法,并讨论了盲区舵偏角方案的选取准则,给出了4种可行的盲区舵偏角方案,进行了仿真验证与综合比较,并对其中效果较好的2种规律进行了优化. 仿真结果表明,与将盲区舵偏角取为常值的传统方法相比,该方法可有效地提高命中精度,减小命中点的攻角与法向过载.      

平头蜗尾船的阻力系列试验及EHP估算方法

本文根据平头蜗尾船型系列试验的结果,利用逐步回归分析法给出了剩余阻力系数和湿表面积系数回归公式,编制了可供设计平头蜗尾船型估算有效马力EHP的阻力图谱及相应的湿面积系数图谱,图谱适用范围:L/T=26～34;B/T=4～6;C_B=0.54～0.66.