鱼雷纵向运动的分叉特性分析

鱼雷运动方程含有诸多的非线性项，用传统的分析方法全面处理非线性问题有一定的难度。运用非线性科学中的分叉理论系统地分析鱼雷运动的稳定性，为探讨求解鱼雷非线性问题，提供了现代分析途径。不需要过于简化的方程，利用等价变换可将高维系统约化到低维的包含了原系统全部动力学特性的中心流形上来研究。通过分叉研究，可以揭示非线性的影响，得到更广义的稳定性结果。     

鱼雷大攻角运动的分叉分析

采用传统的线性化分析方法,不能给出鱼雷失稳现象发生的机理,解释极限环等非线性现象。动力系统理论为鱼雷的非线性特性分析提供了新的工具。本文借助分叉理论,对鱼雷纵向运动非线性特性进行分析,着重研究流体动力参数变化对雷体特性的影响,这对新型鱼雷的设计和操纵性预报是非常重要的。     

无人水下航行器外挂鱼雷稳定性判断

为分析外挂鱼雷武器后无人水下航行器的稳定性,首先确定了鱼雷的外挂位置,建立了无人水下航行器外挂鱼雷的运动模型,并将模型简化为纵向运动和横向-横滚运动.在详细分析了鱼雷对无人水下航行器作用力的基础上,建立了扰动方程并进行了拉氏变化,根据稳定性判据获得了无人水下航行器外挂鱼雷稳定性判断的条件.     

数据融合技术在鱼雷制导系统中的应用

文中着重于数据融合技术的研究和卡尔曼滤波理论的应用.利用鱼雷纵向和侧向运动方程分别建立其对应的非线性系统的滤波方程和滤波算法,分别估计出相应的鱼雷速度,同时将利用加速度计模型估计出来的鱼雷速度进行多组数据融合,能得到更精确的鱼雷速度.文中提出了一种实时估计鱼雷速度的数据融合技术和算法,通过仿真计算,证明文中提出的方法对于鱼雷速度的估计具有方法简单、估计精度高的特点.     

鱼雷空间运动方程的矢量化及稳定性分析

运用Fossen方法将鱼雷空间运动方程进行了矢量化，得到了高度简练的基于鱼雷体坐标系和惯性坐标系下的运动方程的矢量化，并给出了矢量参数矩阵的性质。在此基础上分析了鱼雷在开环和闭环控制条件下的稳定性，说明了鱼雷运动方程矢量化的实用性。     

基于非线性卡尔曼滤波的鱼雷速度的估计

研究了基于非线性鱼雷运动方程的连续一离散卡尔曼滤波算法，提出基于估计理论的鱼雷速度重构的估计算法。文中主要思想是基于鱼雷的非线性方程，研究系统的闭环状态估计、数据的相容性处理算法，以提高鱼雷速度估计的准确性。仿真结果证明该方法不但具有较高的估计精度，而且其算法也是递推算法，可以满足实际应用的实时性要求。     

基于变结构控制理论的反鱼雷鱼雷纵向运动控制建模与仿真

研究了变结构控制技术在反鱼雷鱼雷（ATT）纵向运动控制中的应用,建立了鱼雷航行纵向运动数学模型与变结构控制模型。仿真分析可知,该控制系统具有很好的动态特性,对模型参数具有高鲁棒性、系统稳定性及很强的抗干扰能力。研究结果表明,采用变结构控制方法能解决反鱼雷鱼雷纵向运动控制中存在的参数不确定和抗干扰问题。     

姿控导弹非线性稳定性的分叉分析

应用分叉理论研究了某姿控导弹非线性动力学系统的全局稳定性,给出了导弹动力学系统的数学模型,对导弹开环和闭环纵向稳定性进行了计算分析.沿某典型弹道对该导弹的全局非线性稳定性进行了分析和评估,给出了导弹能够稳定飞行的指令范围和平衡点及其稳定性随姿控指令的变化.研究结果表明,导弹闭环系统的稳定性是令人满意的,但在低空姿态角对舵偏角过于敏感,可能导致飞行中出现小幅振荡现象.     

火箭助飞鱼雷系统建模与空中弹道仿真研究

文中根据动量和动量矩定理，推导了火箭助飞鱼雷系统的三维空间运动方程，并对火箭助飞鱼雷助推段空中弹道进行了仿真，研究了影响火箭助飞鱼雷空中弹道的主要因素。     

基于李雅普诺夫和相平面图的车辆失稳机理研究

为了提高分布式驱动无人驾驶平台的操纵稳定性,基于李雅普诺夫第一法和相平面图对车辆的失稳机理进行了系统的分析.首先建立基于Fiala轮胎模型的非线性二自由度车辆动力学模型;然后对车辆非线性系统平衡点进行求解并分析;最后在不同工况下分析车辆的质心侧偏角和横摆角速度相平面图,并对稳定性条件和失稳机理进行了分析.研究结果表明:当车轮转向角小于分叉点对应的转向角度时,车辆能够很好地执行驾驶意图;当车轮转向角大于分叉点对应的角度,则稳定平衡点消失,从而导致车辆失稳.该方法为车辆稳定性分析提供了理论依据.     

弹箭非线性角运动稳定性Hopf分岔分析

为了分析弹箭的角运动稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组,给出弹箭的非线性角运动Hopf分岔分析方法。以某型火箭弹高原试验为例,选取空气密度作为分岔参数,采用霍尔维茨判据判断了系统的稳定性,并确定了分岔点。由中心流形定理对系统进行降维,计算了Hopf分岔的3阶规范形,并作出了系统的分岔图,分析了分岔参数对极限环摆幅的影响。进行了仿真验证,结果表明,采用分岔分析方法能准确判断系统的稳定性及分析系统的极限环运动。     

弹箭非线性角运动周期解稳定性分析

为了分析和计算弹箭非线性角运动周期解的稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组。以某型火箭弹高原试验为例,计算了立方马格努斯力矩系数取不同值时的角运动相图和庞加莱截面图; 通过Poincare映射计算了线性马格努斯力矩系数作为分岔参数时的分岔图; 利用推广的打靶法计算了角运动周期解的幅值和周期,结合Floquet理论分析了周期解的稳定性。结果表明,在高空低密度的情况下,考虑非线性马格努斯力矩系数后,当马格努斯力矩系数达到一定范围时,火箭弹角运动由零平衡位置分岔出稳定的周期运动。     

基于无源性的鱼雷非线性姿态系统滑模控制

将鱼雷纵向姿态系统的非线性模型转换为具有能量函数的广义哈密顿正则型（GHCT），建立了控制律的设计方案。基于系统无源性分析方法设计了变结构滑模控制律，将切换函数作为输出，给出了新的滑模面设计条件，只需考虑在滑模面上的稳定性。该方法完全利用系统的非线性特性，通过无源性理论分析了滑模控制的可达性，而滑模控制能够提高鱼雷姿态系统的控制性能。仿真结果表明，实现了对鱼雷非线性姿态系统的滑模控制，且控制性能良好。     

一种新型鱼雷非线性变结构导引律设计

鱼雷追踪导引性能的优劣主要取决于导引律的设计。采用球坐标系,建立鱼雷和目标的3D相对运动方程,应用变结构控制理论,设计一种新的鱼雷非线性变结构导引律,并对其收敛性进行验证,在目标进行正弦机动的条件下进行计算机仿真,并与H∞导引律导引性能进行比较。结果表明,在变结构导引律下,鱼雷能在较短时间内追踪到目标,并且目标线方位角和高低角始终保持在初始值附近,抖振较小,法向过载也得到很好的控制,不随鱼雷与目标距离的减小而增大,故该导引律可有效提高鱼雷的追踪导引性能,并具有良好的鲁棒性。     

两个非线性系统Hopf分岔的状态反馈控制

本文简单介绍了Hopf分岔理论,对于Van der pol振子和一个发生亚临界Hopf分岔的二阶非线性系统分别设计了具有可变增益的状态反馈控制器,利用Lyapunov稳定性定理证明了在该控制器作用下,可以消除非线性系统的Hopf分岔现象,保证系统的渐近稳定,控制器与系统参数的变化范围无关,数值仿真也表明了这种控制方法的有效性.因此,对于发生Hopf分岔的非线性系统,可以通过设计合适的状态反馈控制器去消除 Hopf分岔,维持系统的渐近稳定,而不仅是延迟分岔的出现,扩大系统稳定运行的范围.     

带扰流片旋转稳定弹动态稳定性

为发展一种新型弹道修正弹,以带扰流片旋转稳定弹为研究对象对其进行动态稳定性分析。推导带扰流片旋转稳定弹的动力学模型并简化得到其非齐次角运动方程,求得攻角在阶跃激励下的瞬态响应和稳态响应解析解。根据非线性角运动方程分析旋转弹结构参数、飞行参数和气动参数对系统分岔特性及稳定性的影响,通过数值计算分析带扰流片旋转稳定弹的修正能力。结果表明：求得的攻角解析解具有较高的精度;气动参数对动力学系统平衡点的稳定域影响较大;扰流片的控制效率很高。研究结果为带扰流片旋转稳定弹的结构参数设计提供了参考。     

三速制鱼雷自适应滑模控制研究

针对三速制鱼雷在不同速度下运动特性的变化对控制系统自适应性和鲁棒性的要求,提出一种自适应滑模控制策略。将纵向运动控制分为俯仰角控制和深度控制内外2个回路。深度控制回路采用自适应算法在线估计无法测量的攻角,俯仰角控制回路采用自适应滑模控制。在线估计不确定模型参数,并克服模型中的未建模不确定性,从而保证了三速制鱼雷在速度变化和模型参数不确定条件下的稳定性,消除了由于非零平衡态造成的深度稳态误差。仿真对比研究结果证明了该自适应滑模控制方法的有效性。     

BTA深孔加工钻杆系统的稳定性及分岔

研究了BTA深孔加工钻杆系统的稳定性和分岔。考虑了钻杆质量偏心和切削力波动的影响，利用切削液非线性流体力以增加数值计算的精度。通过引入变分约束原理的有限元方法，同时完成了非线性分析所需的流体力及其Jacobian矩阵的计算。在稳定性分析中，通过改变系统的时间尺度，将非线性钻杆系统周期轨迹的周期显式地出现在钻杆系统的系统方程中；然后对传统打靶法进行改造j将周期也作为一个参数一起加入打靶法的迭代过程，确定了钻杆运行周期轨迹并有效减少了周期计算量。结合Floquet稳定性理论，将理论计算与实验结果相结含验证了上述方法的正确性和有效性。     

舰艇运动对鱼雷发射入水参数影响

舰艇运动对舰载鱼雷发射有较大影响。为了分析舰载鱼雷发射的入水参数,对舰载鱼雷发射入水参数的影响因素进行了研究,综合考虑了舰摇、舰速、发射管转角及鱼雷发射时舰艇姿态对鱼雷入水参数的影响,建立了鱼雷发射入水参数的数学模型,并分别对舰艇运动发射过程与静水中发射过程进行了仿真计算。仿真结果表明,舰艇运动下的鱼雷发射模型能更真实的反映鱼雷发射情况,为舰载鱼雷发射的研究提供参考。     

主动声尾流自导导引过程中信息获取与应用

在用主动声尾流自导导引跟踪目标舰尾流的过程中，鱼雷通过进出目标尾流，可获得目标走向以及鱼雷和目标相对关系等信息，对这些信息的进一步处理和使用将有利于优化导引弹道、降低鱼雷航程损失、提高命中概率，特别是有利于对规避机动目标、人工变形尾流等对抗措施进行反对抗。本文研究了在主动声尾流自导导引过程中获取信息的算法以及这些信息的应用，并进行了数学仿真验证，为尾流自导导引弹道的优化和反对抗措施的设计提供了有效方法，可供主动声尾流自导鱼雷弹道优化设计参考。