微小型水下机器人操纵性能与运动仿真研究

以某微小型水下机器人为对象,对其进行受力分析,并考虑海流环境的影响,以空间六自由度运动方程为基础建立其运动仿真模型.通过带附体的模型试验,得到水下机器人阻力曲线和各主要水动力系数,应用面元法预报了其控制面的水动力特性,在此基础上建立了水下机器人的运动仿真系统,对其在水平面和垂直面内的操纵性能进行了预报,仿真试验结果表明此水下机器人具有良好的操纵性能,运动仿真系统可以作为控制器设计与调试的试验平台.     

大口径高射机枪自动发射过程仿真试验研究

为了深入了解一种大口径高射机枪自动机的运动学和动力学特性,基于多体动力学建立了高射机枪自动机数值仿真模型.读模型考虑了接触,碰撞和载荷随机性,其正确性被试验所验证.对该高射机枪实际发射过程进行了仿真试验研究,获得了一整套运动和载荷数据,详细分析了自动机系统的运动学和动力学特性,研究并揭示了含碰撞的开闭锁和供弹过程的工作机理.本项研究对高射机枪自动发射过程的动力学行为提出了新认识.     

水下高速运动体空间运动的建模与仿真

为对水下高速运动体的运动进行准确分析,使用MATLAB软件建立水下高速运动体的模块化模型并仿真。通过对运动体受力和超空泡特性进行分析,建立了水下高速运动体空间运动的非线性、分段数学模型。在MATLAB/R2007a软件中,使用simulink加S函数混合编程的方法,建立了含复杂非线性项的模块化仿真模型。仿真结果证明,建立的水下高速运动体的运动模型符合运动体的实际运动规律,为之后的控制系统设计奠定了基础。     

扭转梁式半独立悬架建模与动态特性分析

介绍了在ADAMS环境下建立扭杆梁式半独立悬架的等效多体动力学模型和柔性体-刚体模型的方法，对两种模型进行了以定位参数变化为目标的悬架动力学仿真分析，并探讨了两种建模方法的特点。同时通过试验对两种建模方法的有效性和可行性进行了验证。该文所做的工作为轿车扭杆梁式半独立悬架的建模提供了新的方法，也为进一步的整车动力学建模和仿真以及轮胎不均匀磨损的研究打下了一定的基础。     

某型重机枪刚柔耦合多体发射动力学仿真

以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,采用ADAMs/Flex柔性模块,建立了某型重机枪刚柔耦合的ADAMS模型.通过引入柔性枪架,对该机枪进行了刚柔耦合多体发射动力学仿真和分析,得到了全枪的运动情况和一系列的动力特性曲线.通过与试验数据相比较,表明该方法科学合理,准确有效.     

基于虚拟样机的电传动履带车辆性能仿真

建立和分析履带车辆动力学数学模型;应用多体动力学软件RecurDyn建立履带车辆动力学模型及地面模型,通过MATLAB/Simulink建立驱动电机控制系统模型,联合动力学模型与控制系统模型构建完整的整车虚拟样机;利用该虚拟样机对整丰的运动学及动力学分析,并与实车试验数据对比,验证了整车虚拟样机模型仿真的正确性,为电传动履带车辆的研发提供了新的试验方法.     

简易控制远程多管火箭密集度仿真

简易控制远程多管火箭密集度仿真是提高射击密集度和减少简易制导多管火箭试验用弹量的重要手段。从武器系统弹、炮、药、环境一体化的角度,对多管火箭飞行动力学和简易控制理论进行了深入的理论和试验研究。建立了简易控制火箭弹动力学模型和考虑简易控制的火箭弹道方程。应用发射动力学和多体系统传递矩阵法,编制了简易控制多管火箭随机发射与飞行动力学仿真软件,形成了简易控制多管火箭系统密集度仿真技术。实例对某远程简易制导多管火箭密集度进行了数值仿真,仿真结果得到了试验验证。     

基于面向对象的水下武器制导系统仿真技术

本文利用面向对象技术，详细分析了水下武器动力学模型、控制子系统模型和自导模型，对面向对象水下武器制导系统仿真技术作了深入研究并给出了动力学模型类、控制子系统模型类及仿真模型类的设计和实现。详细说明了目前研究的进展和下一步的期望。该研究成果对加快水下武器制导系统的仿真具有一定的理论意义和应用前景。     

某型转管机枪刚柔耦合多体发射动力学仿真

以某型转管机枪为对象,研究了将CAD软件中复杂实体模型导入到ADAMS软件中的方法;考虑转管机枪实际射击条件下土壤本构关系和射手边界问题,建立了驻锄—土壤参数模型与人—枪参数模型;以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,采用ADAMS/Flex柔性体模块,建立了某型转管机枪刚柔耦合的虚拟样机仿真模型.通过对所建立的模型构件之间添加相互作用力,并进行多体发射动力学仿真和分析,获得了自动机运动过程中各主要部件的动力学特性.选取机枪自动机的速度和位移为校验指标,通过与试验数据中枪口响应位移比较,证明建立的刚柔耦合模型科学合理、准确有效,为该枪后期的结构优化与改进提供了模拟试验平台.     

索结构碰撞动力学模型及应用研究

探讨了基于有限元方法和多体动力学理论的索结构动力学模型的建模方法,并对其进行了比较研究。引入接触约束,在索结构动力学模型的基础上建立了索结构碰撞动力学模型。用带索结构的运行小车结构为实例,建立了带主动索结构的装置、带被动索结构的装置和二者组成的索结构碰撞系统的三种多体动力学模型的仿真环境。研究表明：索结构有限元模型相对其多体动力学模型的误差较小,应用该模型能够进行索结构碰撞过程模拟,同时能够实现这类结构的可视化动态仿真。     

水下机器人动态系统协同建模方法研究

以水下机器人动态系统建模问题为背景,提出了基于MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真机制与动态神经网络的水下机器人动态系统协同建模方法.该方法利用在对水下机器人动态行为进行协同仿真过程中在线训练神经网络的方式完成水下机器人流体动力学建模,并以最终训练完成的神经网络及载体6自由度运动方程仿真模块一起构成水下机器人动态系统模型,具有较强工程应用前景.通过与传统建模方法比较,详细论述了协同建模方法的基本原理及其优点,并重点研究了MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真系统的设计方案和实现方法,最后,从水下机器人6自由度运动方程建模、流体动力学建模以及闭环控制系统建模三个方面研究了实现协同建模的具体方法.     

基于模拟退火算法的水下航行器流体动力参数辨识

运用模拟退火算法和极大似然准则，对水下航行器流体动力参数进行辨识。辨识结果表明：运用模拟退火处、可以求得水下航行器流行动力参数的极大似然估计；与常规辨识算法相比，模拟退火算法对初值的选取要求较低。     

水下超高速航行体双模态控制研究

水下航行体在高速运动时,其全部或大部分表面被空泡包裹.由于水动力和周围环境扰动使航行体尾部与空泡壁相互作用产生滑行力,滑行力的存在使系统具有较强的非线性并导致不稳定的航行状态.针对航行体纵向运动数学模型可以描述为无滑行力的线性模型和存在滑行力的非线性模型,设计了基于状态的切换控制策略并设计了双模态控制器,对于线性模型采用状态反馈控制,对于非线性模型采用基于微分几何的反馈线性化方法.仿真结果表明,基于状态切换的双模态控制器减小了滑行力,对于初始状态扰动具有鲁棒性.     

水下航行器制导仿真系统多任务调度方法

介绍了一种水下航行器仿真新方法，讨论了水下航行器的动力学模型，控制和导引方程，并详细描述了多任务库所／变迁模型，我们对合并和分叉模型进行了修改，使多任务系统可以方便地通过操作系统管理程序进行调度，最后给出了一些仿真结果，表明所采用的方法是有效的。     

水下航行器流体动力参数辨识的一种新方法

运用牛顿 -拉夫逊算法、单纯形法及模拟退火算法分别对水下航行器的流体动力参数进行了仿真辨识 ;并运用模拟退火算法对水下航行器湖上试验弹道数据进行了辨识 .结果表明 :与常规辨识算法相比 ,模拟退火算法具有全局收敛性 ;运用该算法可以获得水下航行器流体动力参数的极大似然估计.     

基于四元数的3D物体旋转及运动插值

研究了四元数方法在三维图形旋转变换中的应用。提出一种利用鼠标的拖拽关联三维模型的方位欧拉角的方法,将表示旋转数据的方位欧拉角转换为四元数,并利用四元数乘法运算的几何意义实现多次旋转的连接,最终实现鼠标拖拽自由旋转三维物体的功能。对物体的方位序列进行四元数球面线性插值,实现了使某水下航行体模型的运动仿真效果更加顺滑、逼真。     

扩展联合对角化法的水声信号盲分离技术

分析了舰船噪声阵列声纳观测信号的多途卷积混叠特性和盲源信号分离问题及扩展信号瞬态混合形式下的四阶累积量联合对角化方法。研究了适合多源多途水声信号盲分离技术及波形恢复、修改后的算法对抑制环境噪声的有效性。用仿真信号和水池实验实录信号对修改后的盲分离算法进行了检验,取得了满意的效果。     

多分支多部件水下拖曳系统运动仿真

针对多分支多部件的水下拖曳系统特点,构造了杆和质点组成的通用力学结构;基于虚功原理建立系统动力学仿真模型;以仿真约束力处理浮体在水面的单双侧混合约束问题,避免了约束方程带来的复杂性。对典型系统的动态过程仿真结果表明,该模型可以获得系统的动态过程,正常收敛于稳态位置,浮体的水面约束与下沉过程均符合实际情况。     

基于复包络的目标回波信号高效仿真方法

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源。在水声对抗仿真系统中，目标回波信号的仿真逼真性和数据量又是制约仿真实时性的关键问题。因此，在仿真中有必要建立一种高效的目标回波仿真模型，既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的特征，又要满足仿真实时性的要求。针对这一问题，提出了一种基于复包络的目标回波信号高效仿真方法，它以窄带信号的复包络为基础，综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响，更加符合实际目标回波的特征，且实时性好。该方法具有采样频率低，仿真数据量小的优点，能够满足仿真系统逼真性和实时性的要求，并已用于研制成功的水声对抗试验仿真系统，证明了该方法的正确性和有效性。     

基于OPNET的水声网络信道仿真研究

水声网络是实现海洋监测、数据采集以及战略通信等的重要手段,但其受水声信道特性制约严重。为此,从介绍水声信道的特性出发,采用Thorp经验公式模拟海水吸收特性,在此基础上对路径损耗进行仿真解算,并改进Wenz噪声模型使之更好地接近水声信道的特性。进而,通过改进OPNET平台内置的传播时延阶段、接收机功率阶段、背景噪声阶段设计水声信道OPNET模型,使其适合水声信道,基本实现对真实信道的近似模拟。最后,设计OPNET移动网络模型,将模拟的水声信道加进移动网络进行仿真,分析水声信道特性对网络性能的影响。