潜射弹道导弹时潜艇运动仿真的数学模型

通过操纵潜艇使之满足水下发射弹道导弹时所需的条件,是影响导弹齐射时间间隔的重要因素.为了研究这一动态过程,需要对潜艇的运动过程进行仿真,而建立潜艇运动的数学模型是仿真的关键.潜射弹道导弹时潜艇要受到静力、艇体水动力以及复杂的激变力的作用.采用Gertler六自由度运动方程对潜艇的运动状态进行仿真时,需要充分收集潜射导弹试验数据,掌握潜艇的水动力系数和基本构造,在此基础上合理处理复杂激变力是建立潜艇运动仿真数学模型的关键.该文通过分析水下垂直发射弹道导弹阶段潜艇的受力情况,应用简化的Gertler六自由度运动方程建立潜艇空间运动的微分方程组,得到了用于潜艇运动仿真的数学模型.     

潜艇操纵运动的舵效仿真研究

针对潜艇空间操纵运动数学模型的复杂性,运动方程中水动力系数难以全部取得以及方程解算难度大等问题,在不影响潜艇空间运动主要特性的前提下,通过理论分析和实操经验以及计算机仿真需要,从潜艇对称性和潜艇运动特性人手,对现有潜艇空间操纵运动模型进行了合理地简化和求解,并进行了计算机仿真验证.根据计算机仿真结果对潜艇舵效进行了研究分析,为通过控制潜艇方向舵角和首、尾升降舵角来联合操纵潜艇运动提供了良好的参考和依据.     

潜艇回转运动模型建立与仿真

分析了潜艇水而运动的受力情况，讨论了潜艇的位置，姿态与舵角的关系，建立了潜艇回转运动参数与舵角信息的数学模型和适用于仿真的仿真模型，仿真表明，文中所得出的模型反映了潜艇的操纵特性，可以应用与潜艇模拟训练器的设计中。     

潜艇六自由度运动仿真器

潜艇水下运动是多姿态的三维空间运动。仿真器要对其进行比较准确地描述和对其运动状态进行动态仿真，其实现技术上的关键是：建立潜艇空间运动微分方程组和六自由度转动平台。本文概述了我们最新研制成功的“潜艇六自由度运动仿真器”的结构概况、动力学模型及实艇修正、转台系统及其数控模型。经试验证明：该仿真器确能逼真地反映潜艇水下运动规律和操纵特点。     

航速和力对潜艇垂直面运动影响仿真分析

针对潜艇垂直面受外力作用下的操纵运动响应,在潜艇垂直面线性操纵运动方程的基础上,对不同航速时潜艇在外力作用下运动特性进行了理论分析.进而以模型潜艇为研究对象,基于潜艇垂直面线性操纵运动方程进行数值仿真验证,分析了不同航速的潜艇在静力和升降舵舵力作用下的运动特性以及艏、艉升降舵的操纵特点.理论分析与仿真结果表明,航速以及外力在潜艇纵向上的作用点对潜艇的操纵特性有着重要的影响,作用在潜艇上的外力一定时,在不同的航速、不同的作用位置条件下潜艇会呈现出完全不同的运动规律.仿真结论对潜艇指挥员正确操纵指挥潜艇有一定的现实指导意义.     

潜艇在随机海浪中摇荡运动的仿真研究

该文采用PM随机海浪频谱来实时仿真长峰波随机海浪对潜艇的随机扰动,对潜艇在海浪中的横摇和纵摇运动进行了时域仿真,潜艇在海浪中的升沉运动则采用Hirom波浪力近似计算公式进行仿真计算。所采用的仿真方法已应用于六自由度潜艇操纵训练模拟器上,结果表明该方法能比较逼真地模拟各种海情下潜艇在海浪中的运动情况,仿真实时性好,仿真精度较高。     

潜艇应急上浮操纵运动仿真预报研究

研究潜艇在应急操纵过程中的姿态变化规律,在舱室破损情况下的供气挽回操纵的方法,采用可压缩气体的一维定常绝热摩擦管流理论建立了高压气吹除主压载水舱模型,并与潜艇大攻角运动数学模型结合,构建了潜艇应急操纵数学模型.对潜艇首部舱室破损时的挽回操纵过程进行了预报,使用车、舵、气动力抗沉的操纵模型进行仿真.仿真结果表明,建立的模型能够可靠地预报破损潜艇在应急浮起过程中的运动规律以及姿态变化,所采取的供气措施对实艇高压气的定量优化具有一定的参考价值.     

潜艇水下空间机动仿真与分析

目前，研究潜艇空间机动的运动特性、操纵控制方法和战术运用，已经成为提高潜艇的作战能力和生存能力急待解决的课题。该文介绍了潜艇平面运动操纵方程和空间运动仿真数学模型，并在此基础上编制仿真程序，对潜艇空间机动的三种操纵方式进行了分析比较；依据潜艇操纵性理论，通过对潜艇水下低速和高速空间机动仿真，对低速和高速时潜艇定常螺旋运动、定常潜浮运动进行了比较，并分析了航速对潜艇横倾的影响，得出了高速空间机动较低速空间机动的优缺点。     

水下滑翔机的运动模型建立及仿真

水下滑翔机的水下运动是六自由度多姿态运动,建立空问动力学数学模型是为计算机仿真时对系统进行比较准确的描述和运动状态进行研究.另外在详细分析水下滑翔机姿态调节系统中的滑动质量块移动及重浮力调节系统中压舱载荷变化并在滑翔机本身运动耦合的基础上,经过合理的简化建立了六自由度的空问运动数学模型.最后对水下滑翔机的垂直面运动进行了仿真分析,仿真结果准确地反映了水下滑翔机的运动规律和操纵特点.     

潜艇水下六自由度运动仿真数学模型

潜艇水下运动是多姿态的三维空间运动。计算机仿真要对其进行比较准确的描述和对运动状态进行动态仿真研究,其关键技术是建立潜艇空间运动方程。该文在描述潜艇水下运动的基础上,建立了可用于非线性修正的潜艇三维空间运动方程。经过必要的数理解推理,定量确认了模型的有效性。最后,以某潜艇为例,研究了该型潜艇水下运动规律和操纵特点。     

基于SIMULINK的某型潜射水雷水下弹道仿真研究

对某型潜射水雷水下无动力运动过程中雷体的受力情况进行了研究,结合海流扰动模型给出了其水下运动的数学模型,并利用可视化仿真软件构造了系统仿真模型,对多种初始条件的水下不同深度的弹道参数进行了研究,给出了仿真结果和分析。     

带翼水下机器人运动控制的动力学建模

根据水下机器人运动的一般方程,分析了其所受线性和非线性水动力的影响,进而推导出水下机器人控制系统的运动方程．讨论了螺旋桨和舵、翼的推力解算方法和整个系统的动力学响应过程．为分析控制系统的物理学特性提供了理论依据．     

基于仿生翼的潜器综合减摇技术研究

为了满足日益增高的潜器稳定性的要求,探讨并应用新型仿生翼来替代舵控制潜器近水面的横摇、纵摇运动.对近水面海浪干扰力、力矩进行了数值计算,以某一小型潜器作为研究对象,建立潜器六自由度运动模型,并考虑了仿真的需要对模型进行了合理的简化.针对系统特性设计模糊自适应PID控制器,并对潜器近水面运动进行仿真,仿真结果显示该种姿态...     

水下航行器X字型舵面故障分析与仿真

X字型舵水下航行器与十字型舵水下航行器相比,舵机系统具有功能冗余性.目前国内对舵机系统的故障诊断主要是针对十字型舵,而对于X字型舵的研究还比较少.针对上述情况,论文分析了X字型舵与十字型舵水下航行器舵面布局的差异以及X字型舵水下航行器流体动力特性,建立了X字型舵水下航行器力及力矩模型,研究了X字型舵在舵面故障情况下动力特性的改变,给出了X字型舵舵面损伤时横滚角的动态变化.仿真结果表明,X字型舵水下航行器在舵面损伤时横滚角趋于发散,通过设置合适的观测器,就能检出该故障,对进一步研究X字型舵水下航行器的故障诊断具有重要的作用.     

基于OOA的潜艇打捞仿真建模研究

该文在对传统建模方法进行深入分析的基础上，提出了一种基于面向对象技术的潜艇打捞仿真建模方法，并给出了一个简化的研究实例，该模型结合基于规则表示的专家知识，较好的模拟了潜艇打捞的实际工作过程，解决了传统仿真方法应用于潜艇打捞仿真建模所产生的结构复杂，扩展性差的缺点。     

基于板块元法的水下目标回波亮点仿真

针对传统亮点模型模拟水下目标回波亮点精确度不高的问题,给出了一种运用板块元法仿真实现目标回波亮点的方法。采用建模软件对潜艇模型进行精确几何建模,运用板块元法计算了潜艇目标的高频回波数据。仿真结果表明：该方法可以更真实地反应水下目标的回波亮点特性,为水下目标的探测与识别提供数据支持。     

基于扩展卡尔曼滤波的潜艇破损进水估计研究

研究潜艇水下撞击破损后进水位置和水量优化估计问题,当潜艇因碰撞和触雷等破损进水时,准确的获取潜艇水下破损进水时的进水量和进水位置信息,对潜艇指挥员采取及时有效地抗沉手段具有重要的现实指导意义。由于进水后形成较大的系统干扰,造成信息不稳定。为解决上述问题,提出采用滤波器将潜艇水下破损进水后产生的干扰力和干扰力矩定义为潜艇垂直面运动系统的扩展状态变量,用扩展卡尔曼滤波对潜艇破损后的进水量和进水位置进行状态估计识别。仿真结果表明,改进方法能够较为精确地估计出潜艇水下破损时的进水量和进水位置,对潜艇指挥员在潜艇水下破损情况的指挥决策具有重要的参考价值。