水下航行器热动力系统半实物仿真

针对水下航行器热动力系统设计、研制、试验和验证的需求,研究了半实物仿真系统的设计难点,解决了建模、仿真方法和仿真平台构建等关键技术.在基于MATLAB/sIMULIMJK(精准建,模的基础上,将实物、物理效应模拟器.数据采集设备、测控设备、数学模型通过实时仿真转换工具软件在实时仿真操作系统VXWORKS下有机地结合起来,构建了实时的水下航行器热动力半实物仿真系统.仿真软件采用开放式和模块化设计思路,仿真硬件平台在设计时亦考虑了可扩展性,从而使该半实物仿真系统不仅有效地服务于目前的应用研究,还可为今后的相关研究提供重要的理论和技术支持.     

水下航行器半实物仿真系统的数字化和一体化设计

提出了一种适应水下航行器控制系统仿真需求的新型半实物仿真系统的设计方法,并且完成了系统的工程实现。该系统的主要特点是实现了仿真系统的数字化和一体化,完成了转台、水压仿真器的微机控制和数字仿真机与外围仿真设备的实时数字通讯以及仿真工程数据库设计。经多项航行器半实物仿真试验应用,表明该系统的仿真精度明显提高,对航行器的研制具有实用价值。     

水下航行器半实物仿真精度统计的CADET法应用研究

本文采用协方差描述函数技术,对水下自主航行器控制半实物仿真系统的仿真误差进行了统计分析研究,建立了相关的均值和协方差传播方程,计算结果表明,该方法的应用可以为航行器半实物仿真系统的仿真置信度评估提供依据     

雷达制导半实物仿真误差分析

在介绍雷达寻的制导控制基本原理、半实物基本方法及仿真原理的基础上,详细介绍了雷达寻的制导控制半实物仿真系统的组成、各关键设备的工作原理并进行了主要误差因素分析,同时对关键仿真设备的误差进行研究,并建立数学模型,进一步推导出此类雷达仿真系统具有一般意义的仿真误差模型。最后通过半实物仿真试验对仿真系统的仿真精度进行验证。仿真试验表明,该半实物仿真系统的仿真精度满足控制系统半实物仿真试验的要求。     

水下航行器导航与控制一体化系统的半实物仿真试验设计

针对采用导航与控制一体化系统,即导航与控制传感器共用、导航与控制计算机合二为一的某型水下航行器,提出了一种半实物仿真试验方案,进行了半实物仿真。试验结果表明,导航、控制算法正确,计算精度满足使用要求,硬件之间的匹配性能良好,方案可行。该导航与控制一体化系统可应用到实际的水下航行器中。     

非线性控制系统半实物仿真技术研究

设计一非线形控制半实物仿真系统对非线型控制算法进行验证，并给出控制推力所需总冲的数学模型，分析了此非线形控制半实物仿真系统的误差，文中还通过型号仿真试验所得到的试验结果对非线形控制系统的设计进行了正确性验证，而且在试验过程中完善了控制系统的设计，同时也验证了该类仿真系统的正确性及仿真系统误差分析的正确性，该半实物仿真系统的建立对同类非线形控制半实物仿真系统的建立具有一定一的借鉴作用。     

水下机器人半实物运动仿真系统的设计

通过对水下机器人体系结构中的控制层进行实物仿真和对感知层以及执行层进行虚拟仿真相结合的方法建立了水下机器人半实物运动仿真系统,该仿真系统不仅能够对整个系统的软件逻辑进行测试,同时能够对水下机器人控制系统的硬件体系、数据接口、可靠性都进行验证。详细阐述了水下机器人半实物运动仿真系统的硬件和软件体系结构,并对虚拟仿真中的水动力仿真、运动传感器仿真以及实物仿真中的运动控制系统的设计进行了说明。最后通过远距离航行仿真试验和避碰仿真试验证明了所设计的水下机器人半实物运动仿真系统对实际海试具有重要的参考价值。     

基于CAN总线的自主水下航行器内部通信与仿真

自主水下航行器(AUV)的电气控制部件(ECU)大量采用嵌入式微处理器,系统的功能和性能得到了显著提高,但部件间的互连复杂,影响了AUV部件的兼容性和系统的扩展性。论述了基于CAN总线的AUV内部互联结构,对基于报文标志符的CAN总线通信原理,以及AUV深度控制半实物仿真系统的结构进行了详细介绍,最后给出了AUV深度控制半实物仿真结果。     

自主水下航行器组合导航一体化仿真系统开发

AUV组合导航系统的研究,需要借助于仿真手段进行初步试验和算法验证.采用面向对象技术和模块化的设计思路开发远航程自主水下航行器组合导航一体化仿真软件系统,该一体化仿真软件分为仿真初始参数设置子系统,导航子系统,控制子系统,各子系统根据工作原理设计模块接口,具有建模、仿真、试验的一体化功能.仿真实验结果表明,该组合导航仿真软件系统可为AUV组合导航系统提供初步的仿真调试和实验验证环境,能够为半实物仿真及实物研制提供重要的参考信息.     

水下航行器组合自导系统声学建模与仿真

组合自导是新型水下航行器制导系统的发展方向,通过仿真手段对其性能及技术特点进行研究是水声仿真研究领域非常关心且亟待解决的问题.对水下航行器组合自导系统的功能及系统构成进行了研究,基于层次化、模块化的建模原则,将组合自导系统分解为13个相互独立的模块,给出了主要模块的数学模型,并利用Visual C 平台在声信号层次上设计并建立了水下航行器组合自导声学仿真系统,仿真结果表明了各模块及整个仿真系统的正确性和有效性.     

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.     

基于时间Petri网的实时多任务调度方法研究

Petri网是一种模拟和分析的系统工具，能有效地描述并发与并行、同步与异步问题。对时间Petri网在水下航行器制导系统仿真多任务调度中的应用进行了探索和研究。首先介绍了时间Petri网的基本原理，并以水下航行器制导仿真系统为例，将水下航行器制导仿真多任务系统划分为自导子任务、控制子任务、程序弹道子任务、目标运动子任务和指挥导引子任务，在建立和分析时间Petri网模型的基础上，给出资源的束双处理器条件下的最佳调度方案。仿真结果表明，通过该方法完成的多任务调度，能使水下航行器制导仿真系统多任务协调地在双处理器计算机环境下运行，满足水下航行器制导仿真系统分析研究的需求。     

一种新型水下航行器半实物仿真系统的实现

针对水下航行器控制系统高精度仿真的需要,给出了由AD/RTS仿真机、三轴转台、水压仿真器和视景仿真工作站组成的仿真系统的总体设计,完成了由反射内存实时网络互连的三个平台的实时通信程序开发,研究了Simulink和C/C 混合编程技术并建立了航行器模块化仿真模型,已完成了系统调试。结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性要求,对于水下航行器研制具有重要的应用价值。     

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。     

连续爆炸式水声干扰弹对抗仿真系统开发研究

以水下武器对抗作战为背景,设计开发了一种以连续爆炸式水声干扰弹为基础、基于声信号仿真的水声对抗仿真系统。在详细讨论了系统的模块组成及其相应仿真功能的基础上,构建出基于分布交互式体系结构的水声对抗仿真系统,特别给出了连续爆炸式水声干扰弹的声学模型与仿真模型,介绍了系统实现上的关键技术,最后以对抗某型鱼雷为例进行了仿真实验,证实了系统设计方案的可行性和有效性。仿真实例表明,该系统具有很好的实验研究功能。     

基于改进PID神经网络算法的AUV垂直面控制

针对一类小型低速自主水下航行器(AUV)的垂直面运动控制问题,设计了一种改进的PID神经网络控制器,实现对水下航行器在垂直面内深度和俯仰角的全局控制。利用REMUS水下航行器模型搭建了Simulink下AUV垂直面仿真控制系统,仿真结果表明,改进的控制方法克服了原方法中饱和区过大的问题,具有良好的动态性能同时能够适应不同的学习速率和网络初始权重,对水下航行器的工程实际应用具有一定参考价值。     

自主式水下潜器导航仿真系统研究

基于Windows网络平台用VC 语言开发出了自主式水下潜器(简称AUV)导航仿真系统,论述了仿真系统的体系结构、网络通信和数据交换;详细介绍了仿真系统中运动载体计算机和导航设备计算机的软件实现方法和关键技术;对重力匹配和地形匹配算法也作了相应的介绍;对仿真平台进行了仿真验证分析。结果表明,该仿真系统结构合理可靠,各子系统采用的数学模型和仿真算法正确可信。该仿真系统可作为演示、验证和评估AUV导航系统正确性、有效性和实用性的先进手段和科学方法,并已得到实际应用。     

水下航行器多目标制导能力评估方法

水下航行器多目标制导能力评估是目前水下多目标精确制导研究中亟待解决的问题。根据水下航行器多目标制导系统的主要任务和技术特点,运用灰色关联分析理论对水下多目标精确制导能力进行了综合评估研究,提出了水下航行器多目标制导能力评估方法。通过水下攻防对抗仿真试验,验证了该方法的可行性和合理性,为水下航行器多目标制导系统的技术优化和方案决策提供科学的理论依据。     

水下航行器反舰尾流自导弹道设计与仿真

首次建立了水面目标舰机动条件下的尾流仿真模型，研究了水下航行器对目标尾流碰撞检测的仿真原理，给出了尾流自导逻辑弹道仿真方法，从而完成了水下航行器反舰尾流自导弹道软件系统的研制，仿真应用结果表明，本项研究对于目标几何建模和尾流自导仿真方法研究具有实际应用价值。     

基于蚁群算法的水下潜器三维空间路径规划

路径规划是水下潜器智能控制的关键技术之一,其任务是在已知障碍物的环境中按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的无碰路径。使用蚁群算法对水下潜器三维空间路径规划问题进行了研究,以ACS算法为基础设计了路径优化搜索算法,详细讨论了信息素表示方法、路径点选取原则、启发式函数设计和信息素更新规则,给出了算法的具体流程,仿真实验结果表明,该算法能够方便有效的实现三维空间中的路径规划。