水上无人机自主着水控制系统设计

针对水上无人机在高海况下的着水问题,本文在分析了不同着水阶段特性的基础上,提出了一种自主着水控制系统设计方案.该方案将整个系统分为速度控制子系统和姿态控制子系统.速度控制子系统包含速度动态逆控制器和油门切换模块,姿态控制子系统包含海浪滤波器俯仰角反步控制器、高度PID控制器、俯仰角切换模块和T-S模糊推理模块.其中,海浪滤波器能有效滤除受扰姿态角中的海浪高频扰动,避免了着水之后舵面的频繁抖动;俯仰角反步控制器采用指令滤波的反步法设计,有效缓解了高海况下的舵面饱和问题.最后,在不同海况条件下进行了仿真.仿真结果表明所设计的控制系统具有良好的控制性能.     

基于柔性打捞的波浪补偿系统设计与试验

为提高高海况下救助打捞成功率与起吊过程安全性,介绍一种基于高海况柔性网具救助打捞系统的方法,提出一种以变幅油缸为执行机构的主被动复合波浪补偿方案,采用模糊自适应PID算法控制器,控制变幅油缸伸缩位移,抑制船舶横摇对伸缩吊臂的影响。根据相似准则对打捞系统进行模型设计并建立波浪补偿系统缩比模型试验,通过液压摇摆台模拟船舶横摇角度,测试变幅油缸的响应时间、运动的平稳性及缩比模型的补偿精度,预测原型样机的波浪补偿效果。实验结果表明:模型试验系统运行稳定可靠,补偿效果良好,打捞吊机跟随模拟平台做-15°～+15°的正弦摇摆,吊臂的波浪补偿运动误差维持在±1°内。该方法原理和试验数据可为原型样机的设计提供参考。     

几种典型的粗糙海面下的声传播计算方法

针对中远距离的声场预报,尤其是浅海或者存在等温层表面声道的水声环境,粗糙海面对声传播的影响较为显著的问题,本文分析并比较了几种典型的粗糙海面下的声传播模型:Krakenc-KA粗糙海面声传播模型、Krakenc-SSA粗糙海面声传播模型和Ramsurf粗糙海面声传播模型,并通过分析高海况下的海试数据证明了Ramsurf粗糙海面声传播模型的有效性,为粗糙海面下的声传播研究提供了模型基础。实验结果表明:对于粗糙海面下的声场预报和声呐性能预报具有重要意义。     

一种充分考虑高海况的风速反演算法研究

充分考虑海浪成长状态,根据四层介质模型和入射-反射波理论,对Zhao等提出的风速反演算法进行了改进。此改进算法和Zhao等提出的解析反演算法相比,风速反演结果较接近一些经验算法,如Brown算法、Young算法等。该算法在一定程度上弥补了解析模式未考虑具体海况实践的不足,又克服了经验模式函数的一些局限性。其不仅适用于低风速反演,而且适用于高风速反演,并且能取得更好的风速反演精度和效果。     

高海况下AUV回收过程力学特性研究

为了深入研究复杂海洋环境对AUV回收过程的影响,基于Fluent中的UDF和VOF模型,建立了AUV回收过程中三维海洋波浪模型,在此基础上对AUV回收过程中的阻力、升力干扰进行了研究。