水中弹药变结构垂直导引律及其仿真

以水中弹药对水面目标进行高效攻击为背景,提出了一种水中弹药垂直攻击目标的变结构导引方法,通过假设忽略目标的横滚与纵向的机动,假设目标在水平面内作匀速直线运动,同时假设弹体无横滚,建立了水中弹药运动学模型方程、动力学模型方程及变结构垂直导引与控制. 应用Matlab/Simulink软件搭建了数学仿真系统并对水中灵巧弹药变结构垂直导引进行了闭环系统仿真研究,结果表明,所提出的水中弹药变结构垂直导引攻击目标的设计方法能够适应垂直攻击目标的设计要求,与预期的指标要求吻合良好.     

灵巧航行体半实物仿真系统设计方法与应用

以新型灵巧航行体研发为背景,针对其近水面运动易受波浪力干扰、舵面受力复杂等问题,通过建模与仿真解耦设计、环境条件自动切换等方法设计了模拟灵巧航行体水中工作环境的半实物仿真系统,并在此基础上进行了实时仿真计算能力试验、灵巧航行体半实物仿真试验研究和波浪干扰试验研究. 结果表明,应用所建立的设计方法构建的半实物仿真系统解决了灵巧航行体近水面运动姿态控制系统半实物仿真的需求,可为灵巧航行体的姿态控制系统设计和实航试验提供重要参考依据.      

高速无人艇的运动建模及其视景仿真

为探讨基于喷水推进方式的无人艇运动建模及其视景仿真方法,根据船舶操纵性和快艇动力学的基本理论,建立无人艇的动力学模型,并根据喷水推进器的倒车原理,提出分流系数法来分析喷嘴和倒车斗的受力,推导出相应的表达式,建立无人艇的六自由度操纵性数学模型.设计基于该模型的无人艇视景仿真的体系结构,并进行各种操纵性运动的仿真试验.结果表明,该运动模型能够较好地反映无人艇在海洋环境中的操纵性.     

移动机器人行驶动力学及最优参数匹配

通过对移动机器人武器系统纵向平面内的动力学分析,建立了移动机器人纵向动力学方程,分析了其行驶的附着条件,提出了动力参数的最优匹配方法.行驶方程的Matlab仿真图形表示了机器人在行驶电机最大输出扭矩下,可以达到的坡度角和加速度.该研究为移动机器人的构形设计和功率匹配提供了理论依据.     

弹载滚转稳定平台运动稳定性分析及试验验证

适用于高过载、高旋转弹药的滚转稳定平台有效解决了该类弹药的导航参数测试问题。该平台基于复摆运动原理设计,通过分析内弹道环境下平台的抗过载能力,以及在外弹道飞行过程中平台受力状况,对其内筒运动稳定性的影响,设计了轴向负荷承载区的过载转移装置。建立了平台在弹载环境下内筒运动的微分方程。通过对弹药的气动力仿真,以及系统动力学模型的计算,得到平台内筒滚转角速率与角度变化曲线;并在冲击台与高速飞行仿真转台上进行相应验证试验。试验结果与计算结果对比,表明平台可抗过载10 000g,且弹载环境下内筒作小幅的往复摆动,符合复摆的运动规律,其运动状态稳定。     

变胞多指灵巧手手掌尺度综合

分析新型的变胞多指灵巧手,设计一个能完成3种指尖抓持姿态的手掌.多指灵巧手变胞功能增强了机器手的灵巧度并增大了其工作空间,当手掌杆件静止时,每个手指都在一个平面内运动.由此提出手指操作平面的概念,从而将研究抓取姿态的问题转化为研究手指操作平面单位法向量的问题.建立球面变胞手掌的全局坐标系,得到3个手指平面的单位法向量在此全局坐标系下的表示,将抓取姿态映射成为姿态直纹面.分析3种常用指尖抓持姿态,得到实现抓持姿态时手掌需要满足的条件,并转化为非线性方程组的求解问题,得到满意的数值解.最后利用三维造型软件进行仿真,验证了计算的正确性.     

小型航行体近水面纵向运动鲁棒控制

质量较轻的小型航行体在近水面运动时易受波浪力干扰,影响运动稳定性和控制精度,为抑制干扰,在建立纵向平面动力学模型的基础上,采用H_∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了小型航行体近水面纵向运动控制器,建立了近水面波浪力模型,并结合所建立的波浪力模型进行了小型航行体纵向运动控制的数学仿真和半实物仿真实验研究. 结果表明,所设计的控制器调整时间短,超调小,鲁棒性较强,可较好地解决小型航行体近水面航行时的波浪干扰问题,为小型航行体总体控制系统设计提供参考依据.      

船舶运动建模与仿真研究进展及未来发展趋势

梳理和分析了国内外学者对船舶运动建模与仿真所做的工作,概括了在风、浪、流、冰、船间效应、岸壁效应等作用下的船舶操纵性预报,介绍了船舶运动仿真的主流方法及在模拟中的应用,总结归纳了船舶运动建模与仿真研究进展中的关键技术,并指出智能化建模和仿真将会成为未来发展趋势.     

灵巧型航行器垂直撞击舰船全弹道研究

提出了一种水中灵巧型航行器垂直撞击舰船目标侧面的弹道形式,即将全弹道按时间顺序划分为方案爬升段、近水面主动搜索段、相对舰船平行运动段、方案转弯垂直撞击段4个阶段,并对各段弹道的实现方法和衔接条件进行了研究. 在建立航行器运动学、动力学模型及制导控制模型的基础上,应用Matlab/Simulink软件搭建了数学仿真系统对航行器的整个运动过程进行了闭环仿真研究. 仿真结果表明,所提出的水中灵巧型航行器全弹道形式及弹道实现方法能够满足垂直撞击水面舰船侧面的需要.     

基于坐标变换的具有可操舵轮的移动机器人运动学建模

为了提高移动机器人的灵活性和机动性,人们提出了最大限度地利用普通常规轮的运动自由度来实现移动机器人的平面自由运动。当移动机器人具有n(n≥2)个可操舵驱动轮时,它可以实现平面上的自由运动,即它具有3个自由度。针对轮式移动机器人的运动学建模问题,基于坐标变换法,提出了一种解决具有可操舵轮的移动机器人运动学建模的通用方法,建立了在满足理想运动约束条件下的运动学模型,并以具有2个可操舵驱动轮的3自由度移动机器人为例,给出了运动学仿真结果。     

基于DATCOM承载电动无人机纵向稳定性操纵性分析

为分析承载电动无人机在初步设计阶段的纵向稳定性和操纵性,并进一步为飞行控制系统设计提供参考数据,通过使用DATCOM软件计算其气动系数,应用小扰动法将非线性运动方程化为线性,并使用MATLAB软件计算其纵向运动特征方程的方法,研究了无人机承载前后的纵向稳定性和操纵性。结果表明：承载电动无人机在加装载荷前后都具有良好的纵向稳定性和操纵性;承载后的速度、俯仰角、迎角和俯仰角速度受扰动后恢复时间是空载时的2.5至2.7倍;升降舵偏转对速度增加量是空载时的2.5倍。本文提出了承载前后的电动无人机的纵向稳定性和操纵性的分析方法,对各种尺寸和重量构型的无人机飞行控制系统初步设计具有重要的参考价值。     

基于滑模控制的飞行器螺旋机动、制导与控制一体化设计研究

针对空舰飞行器末制导过程中突防能力不强;制导、控制回路分离设计在带宽分离假设条件不满足情况下的控制效果较差的两方面问题,将飞行器制导与控制回路进行一体化设计,并引入三维螺旋机动的弹道机动形式,实现了螺旋机动、制导、控制一体化的设计研究. 首先对飞行末段的制导、控制回路进行了一体化建模,之后应用滑模控制方法,完成了制导与控制一体化的控制律设计,而后引入了对视线倾角速率与视线偏角速率的周期性拉偏,完成了螺旋机动、制导、控制一体化设计,仿真结果表明,本文设计的控制律在保证对目标的精准打击能力的同时具备了攻击过程中的弹道螺旋机动能力.      

基于支持向量机的水下运载器平面操纵运动建模

应用卡尔曼滤波器对水下运载器操纵运动仿真试验数据进行预处理,应用最小二乘支持向量机(LS SVM)对水下运载器的平面操纵运动方程进行参数辨识,并与传统的最小二乘法(LSM)的结果进行比较,验证了LS SVM应用于水下运载器操纵运动建模的有效性.     

大攻角情况下破损进水潜艇水下机动性

在美国泰勒海军舰船研究与发展中心发布的潜艇6自由度空间运动方程基础之上,结合潜艇大攻角及螺旋桨变负荷水动力试验研究,考虑大攻角对于潜艇水动力系数的影响,建立了改进的潜艇空间运动模型.分析了潜艇出现大攻角运动的时机,并运用改进的潜艇运动方程仿真计算,研究讨论了破损进水潜艇的水下机动性.改进后的运动方程对于潜艇应急挽回机动过程显示出良好的适用性.     

碟形潜水器水动力性能研究

对开发设计的一种碟形潜水器进行了模型试验，得到了该潜水器的阻力性能数据及垂向运动水动力导数。在此基础上，对潜水器的运动稳定性和操纵性能进行了分析。研究结果表明，碟形潜水器具有良好的阻力性能和操纵性能。     

吊舱推进船舶操纵性仿真研究

为进一步提高吊舱推进船舶的操纵性能,根据船舶在操纵过程中的运动状态,建立了吊舱推进船舶综合仿真模型。分析吊舱推进器推力大小、回转角度与船舶操纵的关系,改进了现有三自由度非线性船舶运动方程,提出了吊舱推力矢量模型以及具体计算方法。在Matlab平台下分别实现了吊舱推进船舶和传统推进船舶模型的仿真,并比较了这两种船的回转操纵和Z形操纵性能。结果表明该模型能正确地反映吊舱推进船舶操纵运动状态并为吊舱推进控制技术的研究提供了可信的数学模型。