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。     

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。     

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.     

倾斜转弯鱼雷的分散自适应变结构控制

为了解决鱼雷倾斜转弯机动过程中俯仰、偏航与横滚通道间存在较强的运动、流体动力耦合的问题,将其控制系统表示为具有非匹配不确定性的关联大系统形式,采用扰动补偿的方法设计协调回路部分抵消关联子系统间耦合;根据局部模型跟踪原理处理系统中的非匹配不确定性,利用左特征向量设计切换函数,提出自适应变结构控制律;利用Lyapunov稳定性理论证明系统的全局渐近稳定性。仿真结果表明,该控制方法满足鱼雷倾斜转弯机动的需求。     

基于RS-Chaos-LSSVM的鱼雷航向控制研究

基于典型的非线性系统的鱼雷航向控制存在不确定性因素,尝试提出基于RS-Chaos-LSSVM的航向控制方案。Chaos在线优化LSSVM模型参数,确保控制的精度。为提高控制的实时快速性,采用RS理论消除冗余信息,用约简后的规则集对Chaos-LSSVM模型进行训练控制,满足较好的快速性;RS-Chaos-LSSVM与RS-LSSVM控制器仿真表明,该方法提高了鱼雷航向控制的实时精确性,且对于海流海浪干扰具有良好的自适应抗干扰能力。     

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。     

鱼雷非线性导引律设计

鱼雷追踪导引性能的关键是设计高性能的导引律。该文基于鱼雷和目标的相对运动方程，建立了相应的状态方程并选取了合适的评价输出信号，应用非线性以控制理论，通过求解相应的Hamilton-Jacobi不等式，得到一种鱼雷追踪非线性Ⅳ。导引律以及鱼雷的需用法向过载，并进行了仿真验证。结果表明，该导引律可使鱼雷在较短时间内追踪上目标，并且在追踪过程中始终保持小的法向过载，故可有效地实现鱼雷对目标的追踪导引，具有良好的鲁棒性，该结果可广泛应用于鱼雷及反鱼雷的导引律设计。     

射弹引起的鱼雷自导系统毁伤仿真

鱼雷自导系统毁伤评估模型是研究鱼雷与反鱼雷对抗中的关键技术,通过三维非线性动力学仿真软件ANSYS/LS-DYNA对射弹侵彻毁伤鱼雷自导系统进行数值模拟,分析研究间隔靶的弹道极限速度与侵彻靶板层数、射弹与靶版的变形规律、速度位移规律和自导系统的毁伤概率等之间的关系.     

鱼雷深度弹道的自适应反演鲁棒控制

为研究鱼雷深度弹道的非线性控制方法,在深度非线性模型中,以鱼雷姿态角速度作为升降速度的虚拟控制量,得到新的输入输出动态和稳定的零动态.改写输入输出动态为严反馈形式,针对模型中各级未知参数向量,分别设计自适应调节律.引入非线性阻尼项消除不确定性,使跟踪误差收敛到零的小邻域内.仿真表明,各级预设参数自适应调整,鱼雷的深度弹道控制性能良好.给出的自适应反演鲁棒控制律能够处理模型不确定性和各级未知参数,深度非线性分层控制策略体现了鱼雷的非线性特征.     

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.     

非定常非线性系统解耦控制理论及其在滚转导弹制导中的应用研究

本文研究了非定常非线性系统的解耦控制理论,该理论不仅将非定常非线性系统的输入和输出之间的交叉耦合关系化为一一对应关系,从而把非线性系统分解为若干子系统,而且将这些子系统同时化为线性子系统,实现了精确线性化。本文将该理论用于滚转导弹解耦制导的设计中,数字仿真表明所设计的制导系统不仅精度高,而且具有鲁棒性。该理论也可用于其它含有耦合的非定常非线性控制系统。     

空投鱼雷入水深度自组织模糊控制器设计

本文提出了一种改进的自组织模糊控制器设计方法,当非线性系统的初始条件发生较大变化时,用它设计的控制器具有很强的适应性。然后用其在典型设定深度和入水条件下为某型鱼雷设计了深度自组织模糊控制器,并进行了各种入水条件下的仿真研究。仿真结果表明,用该方法设计的非线性鱼雷深度控制系统在各种入水条件下,都能满足设计要求,较好地解决了空投鱼雷入水条件大范围散布情况下的深度控制问题。     

非线性控制理论的回顾与展望

回顾了非线性控制理论的发展过程,详细讨论了非线性控制理论的微分几何方法、变结构控制理论、鲁棒控制理论、自适应控制理论、逆系统方法与智能控制理论的研究现状与存在的问题,展望了非线性复杂系统、混沌动力学与非线性系统的辨识与控制。     

鱼雷外形多学科设计优化方法研究

基于多学科设计优化(MDO)理论,结合鱼雷外形各学科优化设计方法,将鱼雷外形优化设计问题分解为一个系统级优化问题和阻力学科、自噪声学科和压力分布学科3个学科级优化问题,建立了鱼雷外形多学科设计优化模型,解决了各学科之间、学科与系统之间的耦合问题,实现了并行计算,并结合实际算例,验证了该方法的有效性.     

反鱼雷鱼雷战斗部对来袭鱼雷爆炸毁伤效应仿真

为了获得反鱼雷鱼雷(ATT)战斗部水中爆炸对来袭鱼雷的毁伤效应,以ANSYS LS-DYNA有限元分析软件为平台,对ATT攻击对象(来袭鱼雷)进行了较为系统的建模,并采用流固耦合算法针对ATT战斗部在不同距离、不同角度下对来袭鱼雷的爆炸毁伤效应进行了仿真计算,得出了ATT战斗部的毁伤半径、来袭鱼雷的毁伤判据以及ATT对来袭鱼雷的毁伤规律.仿真结果表明,在水中爆炸作用下,来袭鱼雷燃料舱段壳体较其他部分壳体更易发生变形或破裂.该研究可为鱼雷的毁伤效应评定及ATT战斗部研究提供参考.     

动态逆模糊集成控制系统的设计及应用

提出了一种新型无量化主－辅模糊控制方法,并将它与非线性动态逆方法结合,构成一类动态逆模糊集成控制方法。用此法在典型设定深度和初始条件下为某型鱼雷非线性系统设计了深度集成控制器,并在初始条件改变和内部参数摄动的情况下进行了仿真研究。仿真结果表明,用集成控制方法设计的鱼雷深度控制系统不仅具有良好的动、静特性,而且对系统初始条件或内部参数变化具有较强的适应性,较好地解决了空投入水鱼雷的深度控制问题。     

大机动下鱼雷滚动控制规律设计

鱼雷在大机动时滚动通道会出现严重的动力学耦合,为了减小耦合对滚动的影响,设计了大机动情况下滚动通道模型参考自适应变结构控制规律,利用变结构控制抗干扰能力强的特点将耦合作为干扰处理,同时采用模型参考自适应控制使得系统获得良好的动态特性。仿真结果表明,该控制规律可以有效解决大机动时滚动通道的耦合问题,从而避免古典控制方法导致的控制精度下降的缺陷。     

高超飞行器的非线性预测姿态控制

针对高超飞行器姿态动力学模型多约束、多变量耦合和非线性的特点,采用预测控制理论设计了时变自适应控制器.根据奇异摄动理论将复杂的动力学分解为快慢内外环动力学,直接对非线性系统伪线性化建模,把非线性优化问题转化为线性时变系统的次优化;将指标约束、输入约束、稳定约束转化为线性矩阵不等式(LMI)约束,在线滚动优化求解预测反馈控制律.结果表明,该控制方案保证了闭环系统的稳定性.     

超空泡鱼雷推进系统相关问题设计初探

总结了超空泡鱼雷对推进系统的3个设计要求，通过超空泡鱼雷推进系统与传统推进系统比功率的对比，确定超空泡鱼雷推进装置的类型宜选喷射推进装置；计算确定了鱼雷航程与燃料比冲量及密度的关系，选择水反应金属作为主要燃料。对采用金属水反应发动机的超空泡鱼雷推进系统工作原理和控制方式进行了详细论述，提出使用启动药柱和涡流旋转燃烧室解决金属水反应发动机启动和持续反应的问题，通过改变超空泡鱼雷尾部喷嘴喷出气体的方向来控制鱼雷的航行姿态。研究表明，采用铝水反应发动机的喷射推进系统可以满足超空泡鱼雷推进系统的设计要求。