双领航多自主水下航行器移动长基线定位最优队形研究

基于距离量测提出了多自主水下航行器 (AUV) 移动长基线定位系统,融合内部与外部传感信息进行从AUV水下定位。针对定位系统中AUV队形对定位性能造成的影响,基于Cramer-Rao下界(CRLB) 和Fisher信息阵(FIM) 建立了多AUV移动长基线定位系统定位性能评价函数,通过评价函数极大化实现定位性能最优化。重点研究了双领航者定位系统的最优队形,其最优队形为两个领航AUV与从AUV以90°分离角相对运动,且最优队形与AUV间的距离无关。仿真实验分别从间距及分离角两个方面对结论进行了验证。     

水下多目标长基线定位仿真研究

介绍了长基线定位系统原理,根据2点距离方程列出了4个浮标阵对应的四元二次方程组,得到了目标位置的解析解;分析了其定位性能,研究了多目标定位算法;通过计算机仿真研究了存在2个目标时的定位结果及影响因素。理论分析与计算机仿真表明:定位算法有较高的定位精度,在数千米区域内定位精度达到10 m左右;定位精度随着信噪比、脉冲宽度、带宽与目标深度的增加而提高。该方法可用于水下合作目标航迹的测量与分析。     

基于近场声全息的水下航行器噪声源定位方法

以水下航行器的噪声源定位为研究背景,综合论述了基于空间傅里叶变换的近场声全息技术的研究现状,重点研究了算法误差、重建稳定性和滤波方法,分析了近场声全息技术目前仍需解决的问题,并结合Patch近场声全息、矢量水听器等新技术给出了相应的建议,旨在为近场声全息应用到水下噪声源定位提供依据。     

水下航行器多推进器动力定位控制

主要研究远程低速水下航行器在大攻角和大侧滑角情况下不依靠舵而仅依靠垂推和侧推来实现动力定位,通过对水下航行器应用非线性控制方法实现水下航行器在纵平面内的爬潜定位和水平面内的旋转定位。分别建立水下航行器在攻角和侧滑角为90。的纵向和侧向在有2个垂推和2个侧推情况下的非线性运动模型,选用变结构控制方法进行控制,仿真并得到比较理想的效果。     

基于自抗扰的自主水下航行器地形跟踪控制

为保证自主水下航行器在进行地形跟踪任务时,可以更好地抵抗外界环境及自身信号传输的干扰作用,提出一种基于自抗扰控制技术的地形跟踪控制方法,可以将地形跟踪转化为水下机器人的纵倾控制,并设计有运动保护机制。在仿真实验中,利用所设计方法,进行了三维运动仿真,模拟了机器人从水面到水下完成地形跟踪任务的全过程,并与基于PID控制方法的控制器进行比较。结果表明,基于自抗扰控制技术的地形跟踪控制方法能够准确完成预定任务,同时,相比于基于PID的跟踪方法,能够更有效地抑制干扰所造成的超调和震颤等现象,具有更优的控制效果。     

自主水下航行器

无人驾驶水下航行器(UUV)可分为两大类:遥控水下航行器(ROV)和自主水下航行器(AUV).这两种水下航行器在其技术方案和操作使用方面有很大的不同.下面主要介绍自主水下航行器.……     

水下航行器减振结构研究

通过对比两种水下航行器主要振动部件的结构,研究改进结构降低振动的方法。为水下航行器减振结构设计提供一定的参考。     

水下航行器电池组可靠性研究

为了提高水下航行器的动力可靠性,从水下航行器用锂离子动力电池组的连接方式入手,分析了串联和并联复合连接方式的可靠性,计算出可靠性最高的电池连接方式。研究结果表明,先并联后串联的连接方式在实际应用中具有更高的可靠性。最后探讨了并联电池组在共载模式下的可靠性,这种模式的建立对实际应用中水下航行器动力可靠性的提高具有一定的参考价值。     

基于多传感器的水下航行器航迹融合技术

基于传统卡尔曼滤波算法和最小均方准则，利用全局状态估计反馈，修正了常用的track-to-track航迹融合算法，在此基础上进行了鱼雷导引系统的仿真研究。仿真结果验证了多传感器数据融合技术在提高水下航行器导引精度中的有效性。     

欠驱动自主水下航行器空间曲线路径跟踪控制研究

针对具有模型不确定性和输入饱和的欠驱动自主水下航行器(AUV),提出一种基于改进反步法的简单实用三维空间曲线路径跟踪鲁棒控制器。在 Serret-Frenet 坐标系下建立了空间曲线路径跟踪误差模型,结合视线角制导和虚拟向导法,设计了基于李雅普诺夫理论和改进反步法的运动学和动力学控制器。不同于传统的积分器反步法,该方法在控制器设计中采用跟踪误差的积分来增加控制器的鲁棒性,不会增加系统的状态变量和计算量;针对设计的运动学控制器存在非因果现象的问题,借助动力学模型求解出运动学控制器表达式;针对传统反步法存在的“微分爆炸”现象及动力学控制器过于复杂的问题,采用非线性跟踪微分器对控制器进行简化。仿真结果表明：采用所设计的基于改进反步法的控制器能够实现欠驱动 AUV 在模型参数不确定性和输入饱和作用下的三维空间曲线路径跟踪控制,控制精度和鲁棒性明显优于常规反步法。     

未知海流干扰下自主水下航行器位置跟踪控制策略研究

针对存在参数不确定性的欠驱动自主水下航行器 (AUV)水平面位置跟踪控制问题,基于李雅普诺夫理论,利用反步法设计了一种非线性控制器。利用自适应控制技术对模型本身不确定性进行补偿,同时引入自适应模糊控制技术对非线性控制器进行优化;设计了一种针对于缓慢未知时变海流的指数收敛观测器,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了整个AUV闭环控制系统的稳定性。针对一种新型飞翼式欠驱动AUV进行数值仿真,结果表明所设计控制器可以准确地对期望轨迹进行跟踪,证明了其有效性和鲁棒性。     

水下航行器轴向运动的自适应积分反演跟踪控制

研究水下航行器轴向运动的非线性跟踪控制问题。针对广泛存在的未知海流、动态模型中的未知参数、以及外部常值扰动等不确定性因素,采用先进的自适应积分反演控制方法,用自适应机制克服未知海流和模型参数的不确定性,并在反馈中加入积分项提高系统对未建模动态特性的鲁棒性,使水下航行器能够全局渐近跟踪参考位置指令。通过不同条件下的仿真研究,分析了自适应机制和积分项在运动控制中的作用,并验证了闭环跟踪系统的全局渐近稳定性。     

太阳能自主水下航行器

太阳能水下智能航行器是能够以太阳能作为能源供给的水下航行器,可数周甚至数月连续工作,主要用于海洋探测及监控。     

基于DSP的水下航行器航行控制系统设计与实现

针对某水下航行器航行控制系统的开发需求,给出一种基于DSP的航行控制系统设计方案。介绍了系统硬件电路设计,提出一种在CPLD中共用数据总线的控制方法,阐述了双平面航行弹道控制策略软件设计流程。湖上系统航行控制试验数据表明了水下航行器航行控制系统设计的可行性和有效性。     

挪威无人水下航行器

据挪威《水下工程》8月号报道，挪威无缆水下航行器已具备当今世界最强的深海侦察能力。该航行器的头部为水滴形，主体呈圆柱状，圆锥形尾部装有十字形舵叶和螺旋桨，直径750mm，长3．85—5m，重650kg，以锂离子电池为动力源，巡航速度3～4kn，作战航速2～6kn，续航时间取决于搭载物和航速，工作水深为3000m，可连续工作48h。     

基于水下航行器航路定点标校机构研究

针对水下航行器航路点标校过程中卫星天线的伸出和缩回方法进行设计研究。结合天线伸缩机构使用环境高海拔、大深度等特点,进行理论计算和仿真分析,为机构设计提供参考,为机构优化改进提供理论基础。     

基于遗传算法的水下航行器深度控制器设计

文中针对某型自主式水下航行器,设计其深度控制函数.为使其控制效果达到全局最优,需要对函数中的参数进行寻优.将遗传算法应用于参数寻优是一种寻求全局最优并且和初始状态无关的优化方法.文中详细介绍了程序的原理和设计流程,并给出不同航速下的最优参数,仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

基于Stateflow的水下航行器容错控制设计

介绍了水下航行器的深度控制方式,并针对姿态传感器的故障提出了一种基于Stateflow的水下航行器深度容错控制方法.