深水池造波系统数值造波仿真研究

造波系统作为哈尔滨工程大学新建多功能深水综合试验水池的重要组成部分,对其进行相关的数值仿真研究具有现实意义.基于摇板式造波机理论和阻尼层消波思想,使用VOF方法,结合RNGk-ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,建立了与该深水综合试验水池相应的二维数值波浪水池,对深水池造波机生成二维规则波及不规则波时的情况进行了数值造波仿真,给出了该数值波浪水池的波浪衰减规律,数值计算的结果表明,数值波浪水池内可以长时间地产生稳定的规则波和指定谱型的不规则波,为深水池造波机控制系统调试及水池波形的测量提供了依据.     

舵桨联合操纵的自主式水下机器人运动控制

针对水下机器人舵桨切换操作时,由于控制输出突变而导致系统振荡甚至发散的现象,提出一种切换函数平滑指令输出;同时考虑到高速航态下,纵向速度对其他自由度运动的耦合影响,提出一种基于运动补偿的改进S面控制方法.该方法S面控制器结构简单、参数易于调整,解决了S面控制器在水下机器人高速航行下控制效果较差的问题.利用李雅普诺夫函数对该控制器进行了稳定性分析,将其应用于舵桨联合操纵的水下机器人的运动控制.速度控制、艏向控制及深度控制,试验结果验证了该方法在水下机器人运动控制中应用的可行性.     

多AUVS协作分布式控制

多水下机器人系统中机器人之间的协调、协作问题的解决是多机器人系统走向实际应用的基本前提之一.针对多机器人协作问题,讨论了一种称为"市场"框架的多水下机器人系统分布式控制方法,给出了基本的假设、概念和优化过程,并在理论上对该框架的收敛性以及计算复杂度控制等基本特性进行了分析和证明.数值模拟主要针对该框架的优化能力、计算复杂度控制以及容错能力等方面进行了深入的试验分析.其结果与基于GA的集中式控制方法对比表明,基于"市场"框架的多水下机器人分布式控制方法与传统的集中控制方法相比具有更好的优化结果和更短的解算时间.     

支撑方式和模型尺度对轴对称体旋转导数的影响

旋臂水池是开展轴对称体水动力研究的常用试验设备之一，水池模型试验中的尺度效应和支撑方式一直是操纵性能试验研究的难点．在合理选取模型尺度、支杆与模型直径比、模型浸深以及模型速度的基础上，进行了轴对称体2种尺度模型和腹、尾支撑2种方式多工况下的旋转导数试验，并得出了线性和非线性旋转水动力导数．试验结果表明，在不考虑支杆干扰的情况下，模型试验中支撑方式对旋转导数的影响是可以忽略的，尺度效应要针对不同的试验对象分别考虑。     

基于极大似然估计的AUV水下地形匹配定位方法

针对自主式水下机器人(AUV)长时间水下作业时精确定位的需求,以多波束测深仪作为水下地形测量手段,利用极大似然法则对地形特征进行相关性分析,提出了一种基于极大似然估计的水下地形匹配定位方法.针对平坦地形区域似然函数出现的伪波峰的影响,引入费希尔判据准则对其进行约束,有效地剔除了伪峰值点,增强了对地形平坦区域地形特征的识别率.基于某电子海图数据和多波束测深仪海上试验数据的仿真结果,验证了该方法的有效性和实用性.     

一种水下机器人运动的过程神经元控制

过程神经网络是传统神经网络的拓展, 增加了一个对于时间的聚合算子, 从而更好地模拟了生物神经元的信息处理机制. 这是由于水下机器人运动控制系统的输入、输出均是随时间连续变化的过程量. 结合S函数和预先规划思想, 建立水下机器人过程神经元的运动控制模型. 仿真试验证明,该新型控制模型, 对于水下机器人的运动非线性控制器具有设计简单、响应速度快、超调小、鲁棒性好等优点.     

基于2 维Tsallis 熵的水下图像目标检测

针对传统图像检测方法在水下图像处理过程中存在目标区域定位不准确、目标细节丢失、目标形状变 形的问题,文中利用Tsallis 熵的非广延性,提出了一种基于边缘信息的2 维直方图,并以最大2 维Tsallis 熵为准 则,利用改进粒子群优化算法寻找最佳阈值．水下图像处理试验表明,该算法是一种有效的水下图像目标检测方法, 与传统方法相比,具有更强的自适应性和鲁棒性．     

无人水面艇嵌入式基础运动控制系统研究

从硬件和软件两方面详细地讨论了无人水面艇嵌入式基础运动控制系统的体系结构.该运动控制系统采用了便于调试和监控的底层工控机和顶层控制机相结合的模式.同时详细阐述了无人水面艇基础运动控制系统的控制任务划分、运动控制实现、控制算法等流程.最后通过仿真试验表明,整个嵌入式基础运动控制系统满足可行性和可靠性要求.     

分布式仿真多分辨率建模方法及一致性维护

在分布式仿真中,同一实体的多个分辨率模型并发以及不同实体的各个分辫率模型之间的交互会导致数据表现不一致的问题。在分析现有多分辨率建模方法的基础上,提出了适应分布式仿真环境的不同分辨率模型的树状结构建模方法,其主要由聚合级实体模型和平台级实体模型组成。为解决树状结构建模方法中不同分辫率模型的数据表现不一致问题,将不同分辨率模型间的交互看成分布式数据库中的事务,由此提出了一个嵌套两段式提交协议算法来有效解决不同分辨率模型的一致性维护问题。     

局部阻塞管道中湍流的数值预测

本文提出了一个在回流区壁面附近湍流二方程模式的改进方法,并湍流的涡量输运方程及流函数方结合衰减函数的差分格式计算了局部阻塞管道中程,所得到的湍流的时均速度分布与前人的数值结果相比更接近实验结果.