船艇

新型自主无人水下航行器"REMUS100-S"挪威Kongsberg公司所属Hydroid公司发布了其新型自主无人水下航行器"REMUS100-S"。其是已取得极大成功的"REMUS100"便携式自主无人水下航行器的升级版,"REMUS100"主要用     

远程自主水下航行器建模研究

通过对远程自主水下航行器进行动力学和运动学分析，基于经典的动量和动量矩定理。在地心惯性坐标系下建立了一种适合远程应用的自主水下航行器模型。该模型不仅考虑了地球的曲率，也考虑地球的自转运动，可应用于水下航行器导航与控制系统的一体化仿真及系统精度分析。     

新型自主无人水下航行器＂REMUS100-S＂

挪威Kongsberg公司所属Hydroid公司发布了其新型自主无人水下航行器＂REMUS100-S＂。其是已取得极大成功的＂REMUS100＂便携式自主无人水下航行器的升级版,＂REMUS100＂主要用于水道测量和近海水文地质调查。     

应用PSO和SVM的水下航行器黑箱建模

随着新型水下航行器不断涌现,现有水下航行器数学模型已难以与实际模型吻合.为更好了解新型水下航行器实际模型以及预测新型水下航行器运动,提出应用粒子群(particle swarm optimization,PSO)参数寻优和支持向量机(support vector machine,SVM)的水下航行器黑箱建模方法.首先根据水下航行器的运动状态信息和推进器力,应用支持向量机构造出之间的非线性映射关系,然后通过粒子群智能优化算法获得支持向量机的最佳参数组合,进而实现水下航行器的黑箱建模,最后根据推进器力是否时变,分别以新型四旋翼水下航行器的两种空间运动进行实验验证,并以均方根误差作为空间运动预测结果的评价标准.试验结果表明,基于粒子群参数寻优和支持向量机所构建的水下航行器黑箱模型对空间运动预测具有较小的均方根误差,空间运动预测结果与实际运动基本一致,所建黑箱模型与实际模型基本吻合,能有效预测水下航行器运动状态.     

基于灰色系统理论的水下航行器效能评估方法研究

针对水下航行器的自身特点,从效能的观点对水下航行器相关因素进行了属性划分,建立了水下航行器效能评估指标体系;并根据已知信息,运用灰色系统理论和层次分析法对水下航行器效能评估进行了研究,提出了水下航行器效能灰色评估方法。采用该方法对水下航行器的性能进行了综合评价,结果表明:该方法解决了水下航行器评估中难以处理的信息不完全和部分信息模糊的问题,提高了水下航行器效能评估的客观性和有效性,为水下航行器系统的技术优化和使用效能的提高提供了科学决策依据。     

水下自主航行器造价分配中的协调优化技术

阐述了工程软设计理论中的协调优化技术,分析了水下自主航行器的系统模型,最后将协调优化技术应用到水下自主航行器的造价分配问题中,得到了一个更为合理的分配方案。     

基于灰色预测的AUV水平面轨迹跟踪控制研究

为解决自主式水下航行器轨迹跟踪控制中的不确定性问题,以及在各种航向角偏差情况下,保证正确的航向和准确的轨迹跟踪问题．提出基于灰色预测的模糊自适应航向角控制系统,克服不确定性对轨迹跟踪控制的影响;以航向角偏差预测值作为轨迹跟踪方案的选择依据．通过对水下航行器S形搜索的轨迹跟踪进行仿真研究,结果证明该方法具有较好的控制效果,可以保证水下航行器在不同航向角偏差的情况下稳定、准确的进行轨迹跟踪．     

基于信息熵的水下航行器灰色评估方法研究

利用信息熵具有客观性、确定性的良好特性,应用灰色聚类评估方法,结合水下航行器系统的自身特点,提出了基于信息熵的水下航行器灰色评估方法,解决了水下航行器传统评估方法中主观因素的干扰问题,提高了评估方法的客观性和可信性,为水下航行器系统的效能评估研究提供了一种新方法。采用该方法对水下航行器3种型号实例系统进行了应用分析,结果表明,该方法正确、可行,解决了存在的问题。可用于水下航行器系统的发展论证及实际应用,为水下航行器系统的设计、研发和使用提供了科学的理论决策依据。     

水下航行器底端开槽固体药柱燃烧模型与仿真

分析水下航行器固体药柱结构,根据几何燃烧定律,对药柱燃面推移情况进行研究,建立了底端开槽固体药柱的燃烧模型,运用仿真技术分析凹槽大小对药柱燃烧过程的影响.结果表明,该模型可模拟水下航行器药柱的燃烧过程,为其结构设计和优化及点火过程提供了可靠依据.     

未知环境下多自主水下航行器目标搜索方法

针对未知复杂环境下,传统搜索模式或离线设计全局优化航迹的自主水下航行器搜索方法中,搜索效率低,定位精度不稳定,环境适应能力差等问题,本文提出一种基于动态预测的多自主水下航行器协同自适应目标搜索方法,该方法分为3种模式:有目标模式,根据获取声呐视域中的目标信息进行自适应的实时目标搜索;无目标模式,利用分区域策略辅助区域搜索覆盖、协同规划任务;避障模式,利用改进的动态窗口法实时面对复杂的障碍威胁;根据不同的水下环境,3种模式间交替切换执行,完成未知水下环境的目标搜索。仿真结果表明:该方法能够应对未知水下的不确定信息,保障目标状态信息的可信区间,具有环境适应性和搜索高效性。     

近水面悬停远航程AUV受波浪的影响

远航程自主水下航行器(简称:AUV)在水下航行一定的距离后需要上浮到近水面悬停进行GPS导航定位,而在近水面AUV受波浪的影响不能忽略,因此有必要研究AUV在近水面悬停时受波浪的影响。在建立AUV六自由度运动数学模型的基础上,基于二元规则波的波浪理论建立了AUV所受波浪力的计算模型,并仿真计算了AUV在近水面悬停时受海洋波浪力的影响。结果表明AUV在2级和4级海况下都可以稳定地完成在近水面悬停作业的任务。     

编队约束下的AUV路径跟踪

研究了自主水下航行器(AUV)编队约束下的路径跟踪问题。将整个系统的误差分为2部分:①各AUV自身的跟踪误差;②AUV的编队误差;在此基础上,针对AUV的参数不确定性以及海流干扰等特点,提出了一种自适应变结构控制律,在滑动面的选取中,同时考虑了AUV的路径跟踪误差以及AUV之间的编队误差。文章从理论上证明了控制律的稳定性,并讨论了控制律实现中路径参数更新律的选取问题。仿真结果表明,所设计的控制律可以使AUV克服海流干扰,达到编队航行的目的,并且考虑编队约束时AUV相互之间的的距离误差比不考虑编队约束时的误差小。     

A nonlinear bottom-following controller for underactuated autonomous underwater vehicles

The bottom-following problem for underactuated autonomous underwater vehicles^(AUV) was addressed by a new type of nonlinear decoupling control law. The vertical bottom-following error and pitch angle error are stabilized by means of the stern plane, and the thruster is left to stabilize the longitudinal bottom-following error and forward speed. In order to better meet the need of engineering applications, working characteristics of the actuators were sufficiently considered to design the proposed controller. Different from the traditional method, the methodology used to solve the problem is generated by AUV model without a reference orientation, and it deals explicitly with vehicle dynamics and the geometric characteristics of the desired tracking bottom curve. The estimation of systemic uncertainties and disturbances and the pitch velocity PE (persistent excitation) conditions are not required. The stability analysis is given by Lyapunov theorem. Simulation results of a full nonlinear hydrodynamic AUV model are provided to validate the effectiveness and robustness of the proposed controller.     

无人机组合导航系统信息融合方法研究

针对小型无人机通常采用的无线电导航,综合考虑无人机具体情况以及其它导航方式的特点,提出了一种将无线电导航系统(RP)、全球导航星系统(GN SS)、多普勒导航系统(DN S)、地形辅助导航系统(TAN)和景象匹配导航系统(SMN)组合起来,取长补短,构成基于联邦卡尔曼滤波器的DR/RP/GN SS/DN S/TAN/SMN组合导航系统。仿真结果表明,该方法完全可以满足导航精度的要求。     

基于单信标测距的水下导航系统可观测性分析

导航问题是发展自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)所面临的难题之一。针对单信标测距导航方法中的系统可观测性问题,文章通过建立AUV的三维运动学模型,利用线性时变系统的局部可观测性理论得到了导航系统关于AUV三维运动路径的可观测性条件,在此条件下实现了对AUV运动位置的在线估计。仿真结果表明,对于满足导航系统可测观性的运动路径,AUV的位置估计具有良好的收敛性和定位精度。     

Numerical computation and analysis of unsteady viscous flow around autonomous underwater vehicle with propellers based on sliding mesh

The flexible transmission shaft and wheel propeller are combined as the kinetic source equipment, which realizes the multi-motion modes of the autonomous underwater vehicle (AUV) such as vectored thruster and wheeled movement. In order to study the interactional principle between the hull and the wheel propellers while the AUV navigating in water, the computational fluid dynamics (CFD) method is used to simulate numerically the unsteady viscous flow around AUV with propellers by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations, shear-stress transport (SST) k-w model and pressure with splitting of operators (PISO) algorithm based on sliding mesh. The hydrodynamic parameters of AUV with propellers such as resistance, pressure and velocity are got, which reflect well the real ambient flow field of AUV with propellers. Then, the semi-implicit method for pressure-linked equations (SIMPLE) algorithm is used to compute the steady viscous flow field of AUV hull and propellers, respectively. The computational results agree well with the experimental data, which shows that the numerical method has good accuracy in the prediction of hydrodynamic performance. The interaction between AUV hull and wheel propellers is predicted qualitatively and quantitatively by comparing the hydrodynamic parameters such as resistance, pressure and velocity with those from integral computation and partial computation of the viscous flow around AUV with propellers, which provides an effective reference to the study on noise and vibration of AUV hull and propellers in real environment. It also provides technical support for the design of new AUVs.     

镦粗成形工艺的类等势场分析法

以镦粗成形工艺为例提出了一种新的适用于实时控制的快速模型构建方法。通过对镦粗件初始形状和终了形状电极的缩放,形成一个完整的静电场,并获得按照一定规律渐变的介于2个导体形状之间的等势线。根据其分布规律确定出坯料内部的流线和等势线以及坯料内部质点的流动情况,进行了相关场变量的分析计算,最后将计算结果与有限元法分析结果进行了比较,分析表明,该方法可行、计算结果可靠、计算过程快捷。     

一种股市趋势预测的状态空间方法

根据由趋势、平稳自回归和非线性异方差随机变量组合而成的特定状态空间形式,提出了股票专用的预测估计方法。根据股市收盘价可以准确确定的特点,对这类随机问题进行了简化。该方法与普通卡尔曼预测方法相比较,能够提高预测精度,减缓了预测估计的发散。大量股市数据蒙特卡罗仿真计算表明,该方法比股市常用的普通卡尔曼预测方法更有效。     

基于MVEKF算法的机载单站无源定位

介绍了基于相位差变化率的机载单站无源定位原理,并引入一种新的MVEKF(修正协方差扩展卡尔曼滤波)算法。文中详细介绍了MVEKF算法的基本原理,并将其应用于相位差变化率体制下的机载单站无源定位中,给出了MVEKF滤波方程;通过仿真将其与常用的非线性滤波算法EKF(推广卡尔曼滤波)和MGEKF(修正增益扩展卡尔曼滤波)进行了比较。结果表明,与EKF算法相比,MVEKF不易受初始状态估计的影响,且收敛速度更快,滤波效果更具稳定性;此外,无须寻找观测方程修正函数,MVEKF算法就可达到与MGEKF算法相当的滤波效果,因而为机载无源定位向快速、高精度方向的发展提供了一定的理论依据。     

滞后区间系统的鲁棒稳定性分析及其应用

研究了滞后区间系统的鲁棒稳定性和镇定问题。基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ原理,给出了判断滞后区间系统的时滞独立渐近稳定的充分条件,这个充分条件是一个代数Ｒｉｃｃａｔｉ不等式方程存在正定解。进一步,利用这个充分条件得到了镇定问题的解,所设计的静态线性反馈控制律保证区间闭环系统内部稳定。对国产某型飞机运动系统的分析,说明本文的结果是有用的。