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.     

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.     

潜艇自操状态方程的建立及其非线性影响的分析

本文通过潜艇水下运动水动力的分析,建立了潜艇实用自动操纵状态方程;通过计算机实时仿真又得出了潜艇在垂直面内的运动状态方程可以是线性的;但水平面内的运动状态方程必须是非线性的。     

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。     

一种新型通用潜艇操纵模拟器

本文介绍我们最新研制的“SQ—1型通用潜艇操纵训练模拟器”。该模拟器除具备模拟潜艇进行操纵训练的基本功能外,另配有数据库管理环节、动画显示环节。能对潜艇的各类参数进行更改,以适应对不同潜艇艇型的模拟;能对操纵训练中的众多数据参数进行存盘、打印;能提供多种与潜艇运动有关的动画画面,非常直观形象地再现潜艇水下运动的各种情况。该模拟器是一集计算机仿真、数据库管理、计算机图形于一体的综合仿真系统。     

潜艇水平面操纵运动模型误差仿真分析

潜艇水平面运动模型是对潜艇水平面操纵运动进行仿真模拟的基础,运动模型选择的合适与否将直接影响潜艇操纵运动仿真的精确性和实时性。为此,以某型潜艇为研究对象,编制潜艇水平面线性与非线性操纵运动仿真程序,通过仿真并与实艇试验数据比较,分析了两种操纵运动模型的仿真误差,结果表明潜艇水平面操纵运动非线性模型误差远小于线性模型误差,与线性模型相比较,水平面非线性操纵运动模型具有更高的使用价值。     

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。     

海洋环境因素对潜艇悬停操纵影响仿真研究

海水密度变化是影响潜艇悬停稳定的最主要因素之一,因此明确悬停海区密度梯度的情况对潜艇悬停操纵的战术的使用至关重要.以模型潜艇为研究对象,在潜艇悬停运动基本数学模型、海洋环境干扰力模型和悬停水舱注排水控制模型的基础上进行仿真计算,研究悬停海区不同梯度类型和不同密度梯度值对潜艇悬停操纵的影响,分析了海洋环境因素和悬停稳定性之间的逻辑关系,研究结论对提高潜艇指挥员水下悬停机动操纵训练水平提供了有益的参考.     

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。     

X舵潜艇空间运动仿真数学模型

潜艇水下运动是六个自由度的多姿态运动,建立空间运动方程数学模型是计算机仿真时对其进行比较准确的描述和对运动状态进行仿真研究的关键。该文在对X舵进行受力分析的基础上,由美国泰勒潜艇六自由度方程出发,导出适合X舵潜艇控制和仿真数学模型,并给出了该数学模型的微分形式。     

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。     

潜艇水下破损潜坐海底操纵控制仿真研究

潜艇水下航行发生破损时,若海面情况不允许上浮,且海区水深和海区底质合适,应考虑操纵潜艇潜坐海底.以模型潜艇为研究对象,在潜艇垂直面非线性运动模型的基础上,结合舱室进水模型和高压气吹除主压载水舱模型,编制潜艇水下破损进水应急操纵仿真软件,对潜艇舱室临界破损面积进行了识别,分别对潜艇首部、中部和尾部舱室破损进水后的潜坐海底操纵进行仿真分析,明确了潜艇水下破损进水后进行潜坐海底时的运动特性和操纵规律,对提高潜艇生命力有重要意义.     

潜艇垂直面操纵运动模型误差仿真分析

研究潜艇操纵运动性能优化问题,潜艇垂直面运动模型是潜艇垂直面操纵运动稳定性的基础,运动模型建立的精确与否将直接影响潜艇操纵运动精确性和实时性。为此,以某型潜艇为研究对象,编制潜艇垂直面线性与非线性操纵运动仿真程序,通过仿真并与实艇试验数据比较,分析了两种操纵运动模型的仿真误差,结果表明潜艇垂直面操纵运动模型中的非线性项的影响非常小,由于解算线性模型的速度要比非线性模型快得多,证明垂直面线性操纵运动精确性对垂直面内的自动操纵有很大提高,说明垂直面线性操纵运动模型很有使用价值。     

基于BP网络的潜艇在海浪中运动的建模与仿真

分析了潜艇在风浪中运动的复杂性、不确定性和运动模型的严重非线性等特点,难以建立准确的数学模型,因此提出了利用神经网络的非线性映射能力,进行潜艇运动模型辨识建模的新方法,通过仿真实验验证了利用BP网络建立潜艇在风浪中运动模型的可行性。     

潜艇深度和纵倾角控制的计算机仿真

本文以最佳控制理论为依据建立起了控制系统的数学模型。在此基础上,对潜艇变深度情况下的控制问题进行了计算机仿真计算。对进行潜艇垂直面运动自动控制器的设计有一定意义。     

潜艇仿真中计算机成像的数学变换

文章对潜艇仿真中的计算机成像数学变换公式进行推导,推导出的最终公式可直接用于仿真。该公式是表现潜艇运动仿真的实时动画技术的理论基础。     

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.     

航空反潜

第二次世界大战后，潜艇发展十分迅速，除党规动力潜艇外，还出现了下潜深、长期潜航、隐蔽袭击，并载有导弹武器的核动力潜艇。潜艇上作战系统的日趋复杂和各种信息的急剧增长对装备水平和指挥官决策能力提出了更高的要求，自动化技术和计算机的应用和推广，使潜艇作战能力大为增强。潜艇是海军兵力的重要组成部分，在现代海战中起着越来越大的作用，为此各国海军十分重视潜艇部队的发展。迄今为止，全世界已有40多个国家拥有潜艇，它们包括核动力潜艇和常规动力潜艇，携带着洲际弹道导弹、巡航导弹和鱼雷武器。这些潜在在世界各个海区频繁…     

潜艇垂直面运动自适应神经网络模糊控制仿真

神经网络控制和模糊控制技术的广泛应用为潜艇自动舵控制器的设计提供了新的思路.而模糊规则的提取和隶属函数的学习是模糊推理系统设计中重要而困难的问题,自适应神经网络模糊推理系统(ANFIS)结合模糊控制和神经网络控制的优点,基于sugeno模糊模型采用反向传播法和最小二乘法调整模糊推理系统的参数,并自动产生模糊规则.利用方法对潜艇乖直面运动自动舵控制器进行了设计和仿真.从仿真结果来看,自适应神经网络模糊控制器能较好的实现对潜艇垂直面运动的操纵控制,是一种很好的控制方法.