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.     

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。     

水下航行器视景仿真系统的研究

基于软件平台MultiGenCreator和Vega开发出DIS环境下航行器视景仿真系统。提出了视景点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于creator建模和Vega软件环境的海面、水下等海洋环境效果的生成方法、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明，该视景系统逼真地演示出水下航行器仿真过程，并且满足系统仿真的实时性要求。     

水下航行器仿真软件包设计

主要研究了水下航行器仿真软件包的结构设计、模型库和数据库的构 建方法，解决了模型规范化、模型通用性以及各软件平台互连（ODBC）等关键技术，实现了建模、仿真和统计分析过程的一体化。该软件人机 界面友好、可扩充性好，能满足实时、超实时仿真要求。本项研究对于航行器系统性能研究具有实用价值，且已经在水下武器系统论证、设计、试验的各个部门和应用领域得到成功的应用。     

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。     

新型水下航行器实时仿真模拟器研究

为了加快某新型远程智能水下航行器的开发速度,针对其组成进行了实时仿真系统的设计。提出了该航行器实时仿真模拟器的方案构思,并进行了实时仿真模拟器软件和硬件的详细设计,给出在该模拟器上的实验结果。结果表明,该模拟器能为航行器创造一个很好的实时仿真环境,通过它设计者在实验室中就可以方便、快速地对航行器控制系统软件及功能进行调试,并可大大节省开发时间和成本。     

层次分析法在水下航行器系统仿真可信性评估中的应用研究

系统仿真可信度评估需要从多个层次、多个角度进行,然而我们不仅关注评估过程中的各种结论,更希望了解系统仿真可信度的综合指标。本文首次将层次分析法(AHP)引入水下航行器系统仿真可信性综合评估中,通过确定系统仿真可信性评估指标体系中各因素的权重,对VV&A过程中的各种定性和定量的可信度评估因素加以综合,应用表明,所得到的系统仿真可信度综合指标具有一定的合理性和可信性。     

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。     

水下航行器一体化、分布交互仿真环境设计与实现

基于一体化仿真方法进行了局域网下五个仿真节点组成的水下航行器分布交互仿真环境的设计，利用Winsock2．0完成了网络通讯接口——专用通讯接口协议数据单元的开发，应用SQL Server完成了仿真数据库的设计，实现了潜-舰、潜-潜多武器平台作战对抗仿真功能。所完成的一体化分布交互仿真环境具有以下优点：集仿真建模、实验、结果分析全过程的一体化；利用人机界面可以对各仿真平台的系统模型及随机误差参数进行设置、修改和存储；通过设置不同的航路和仿真次数能够重复地进行分布交互仿真并获得统计结果。该项研究成果已在某航行器系统战技指标评估研究项目中得到应用。     

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.     

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.     

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。     

自主式水下潜器虚拟仿真系统研究

基于软件平台MultiGenCreatorPro和Vega开发出自主式水下潜器(简称AUV)虚拟仿真系统。论述了仿真系统体系结构、信息流、AUV运动模型与空间一致性方法;介绍了数据交换方式、主要的仿真功能、实时视景生成与显示技术;给出了AUV基于路径规划的三维仿真结果。结果表明,该仿真系统结构合理可靠,采用的运动模型和仿真算法满足了系统仿真的实时性要求,可逼真地演示AUV的自主运动过程。该仿真系统作为演示并验证AUV自主能力与动态控制方法正确性、有效性和实用性的先进手段和科学方法,已得到实际应用。     

水下航行器制导仿真的校核、验证和确认技术

论述了对水下航行器制导半实物仿真系统的校核、验证和确认 (verification、validation、accreditation ,VVA)技术研究的必要性 ,在论述VVA基本概念、归纳VVA主要方法的基础上 ,结合该仿真系统的特点 ,应用Theil’s不等式法、灰色关联度法和频谱分析法对航行器的数学模型进行了验证 ,结果表明该数学模型具有一定的可信度 ,并进一步提出了对该半实物仿真系统进行VV&A评估的 4个阶段和 7个主要步骤。     

超空泡水下航行器可视化仿真技术研究

针对超空泡水下航行器的工作机理以及超空泡形成难度及复杂性的问题,首次开发出超空泡水下航行器的弹道可视化仿真系统.设计了超空泡水下航行器视景仿真系统的框架结构;利用Vega Prime和C 仿真应用程序建立了天空、海面.海底环境;研究了超空泡形成的工作机理,建立了超空泡的三维实体模型;实现了超空泡水下航行器发射,运行、助推发动机脱离、超空泡形成以及攻击等功能,形象逼真地模拟了超空泡水下航行器的运行过程.所建三维模型逼真度高、特效设计形象,可视化效果良好,使得科研人员在超空泡水下航行器的研究过程中,能够获得直观.清晰的认识,满足了超空泡水下航行器研究的要求.     

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。