水下滑翔机李雅普诺夫稳定性分析

水下滑翔机作为一种新型的水下机器人利用了水平固定翼将净重力转换为前进驱动力,从而降低了水下机器人的功耗,在海洋科学研究、环境监测、资源探测和军事侦察等方面都具有广阔的应用前景。为了得到实际水下滑翔机稳定性与设计参数和控制参数之间的关系,将已建立的水下滑翔机一般数学模型应用于具体的实际水下滑翔机上。在此基础上将模型线性化,结合李雅普诺夫稳定性第一定理和第二定理,分析出水下滑翔机定常运动的动态稳定性随设计参数(初稳性高)和控制参数(姿态调节控制量)变化的规律。为水下滑翔机器人的设计和控制提供理论依据。     

水下分散自重构系统虚拟原型

开发了水下分散自重构系统的虚拟原型,从模块、拓扑和构形三个层次对水下分散自重构系统进行了描述,实现了对其运动和自重构过程的动力学仿真,并通过3D方式实时显示仿真与分析结果。利用该虚拟原型分析了系统的多种步态和自重构过程,说明虚拟原型可以为系统自重构策略提供直观可信的设计和测试手段。相对于实物样机,虚拟原型也具有低成本和易扩展的特点。     

水下生产系统浅水测试技术研究

针对目前国内在建的珠海海洋油气生产设施制造基地浅水测试需求,分析水下生产设施浅水测试功能和测试场地分类需求,并以水下生产控制系统为例,介绍主要测试内容和浅水测试工艺步骤,相关工作可为今后国内自主研发水下设备浅水测试提供参考。     

一种水下未知声源定位方法的研究

随无线传感器网络技术快速发展,基于传感器网络的水下定位系统被广泛提出;然而,降低节点成本、降低节点功耗成为该技术走向实用化发展的关键所在;通过将传感器网络技术和声波传播衰减原理相融合,进一步建立新的基于传感器网络的水下未知声源定位方法数学模型,并通过实测水下声源与计算机仿真相结合,分析了该模型受反射波、环境噪声和噪声源距离变化影响程度,验证其可行性,提出系统误差修正方法。     

基于CARMA模型的水下滑翔机自适应控制

水下滑翔机在设计和海中实际应用过程中存在模型参数的不确定性和外部环境的复杂性,要求控制器具有良好的自适应性,在水下滑翔机三维定常运动模型基础上,以俯仰回路模型为例设计了基于CARMA模型的改进广义预测自适应控制器.上述控制器应用遗忘因子递推最小二乘法对系统参数进行实时辨识.在对控制器进行了仿真后,对CARMA模型参数全部突变这一恶劣情况进行仿真并与PID控制对比,结果表明改进控制算法具有良好的快速性、稳定性和自适应性.     

水下模块化自重构机器人构形拓扑转换

定义了水下模块化自重构机器人构形拓扑转换基本概念 ,并分析总结出构形拓扑转换的基本规律 .然后采用遗传算法对构形拓扑转换进行优化 ,有效地降低构形拓扑转换操作过程中的连接和断开操作次数 ,提高自重构效率 .