基于Simulink的高空空投AUV全弹道仿真系统研究

高空空投AUV（Autonomous Underwater Vehicle,自主水下航行器）是一种基于“高空反潜武器概念”而设计的基高空滑翔与水下自主航行于一体的新型水下航行器,对其全弹道的仿真是其概念设计阶段的重要内容和理论基础。根据高空空投AUV弹道各稳态阶段的运动与环境特点,分别搭建了滑翔、减速与水下阶段六/九自由度仿真模型。仿真了空投AUV在翼面组件升力作用下的自由滑翔弹道和在圆形降落组件作用下的减速弹道。设计了AUV水下偏航与深度控制器,并进行了水下闭环控制仿真,验证了AUV深度与偏航控制下沿指定轨迹航行。仿真结果表明,仿真系统能准确快速地仿真出AUV各运动阶段的弹道、位姿、速度与加速度信息,适用于全弹道组件设计、特性分析与控制器设计与验证。     

多AUV虚拟仿真测试平台实时仿真技术研究

为了对多AUV系统的体系结构、协调控制策略等进行演示和验证,文中基于实时网络提出了一种新型的多AUV虚拟仿真测试平台;在此基础上,研究了该虚拟仿真测试平台实时仿真技术方案的结构与组成,并对其实时网络通讯方法,仿真计算机的实时仿真方法等关键技术进行了详细的说明,最终给出了多AUV协同航行的实时仿真视图;试验结果表明该技术方案工作可靠、使用方便、易于开发与维护,完全能够满足多AUV虚拟仿真测试平台进行仿真测试的需要.     

基于SINS/GPS/DVL组合导航定位半实物仿真系统研究

为了满足水下航行远航程和长时间的要求,远航程自主水下航行器(AUV)采用以SINS导航为主、DVL导航为辅、卫星导航定期修正的方式来提高导航的精度和可靠性;文中研究了一种采用惯性测量器件(IMU)、GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机、多普勒测速仪仿真装置、ADI/RTS仿真工作站和水压模拟器构成的采用SINS/GPS/DVL组合导航方式的AUV导航半实物仿真系统,并进行了全航程仿真实验;仿真试验的结果表明,所设计的半实物仿真系统方案可行,可用于更高置信度的AUV组合导航仿真实验。     

基于LabVIEW/Matlab的AUV半实物仿真系统设计

为解决大型自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）实际实验环境搭建的困难,以及AUV控制系统各单元功能测试的需要,设计了一套新的Windows平台下基于LabVIEW/Matlab的AUV半实物仿真系统。该仿真系统基于三维空间的水动力模型,来实时计算AUV的位置和姿态等信息;同时,模仿Phins、GAPS、定高高度计、避障声呐等传感器,和AUV甲板、主控以及运动控制单元进行串行和以太网络通信,实现了AUV的运动仿真,同时也为制定运动控制策略提供相关依据。大量实验表明,该系统模型较合理,软件设计可行,具有灵活的扩展性和伸缩性,在AUV控制系统测试实验中成功应用。     

基于对象Petri网的AUV水面监控系统建模

针对通常的模型不能同时描述自主式水下航行器(AUV)水面监控系统的静态结构和动态过程,而且在层次化、可扩充性等方面也不能满足建模需求的问题,采用对象Petri网建立了AUV水面监控系统模型.首先对AUV水面监控系统进行了分析,划分了系统对象;然后建立了适用于各个对象的不同工作模式的Petri网模型;最后给出了AUV水面监控系统的对象Petri网模型,并进行了仿真分析,仿真结果与实际过程相符合.仿真结果表明,基于Petri网建立的AUV水面监控系统具有实时性和可靠性,提高了AUV系统的自主能力和可视化能力,以及航行的可靠性和安全性.     

自主水下航行器避障的视景仿真实现

为了在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,基于软件平台MuhiGen Creator和Vega,在HP图形工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真平台.提出了一种避碰声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Vol-ume碰撞方式,模拟前视卢纳的功能,并利用Vega的Isectors来仿真避碰声纳发现障碍物的过程.在AUV避障的视景仿真中运用,实现了虚拟环境下自主水下航行器避障.仿真结果表明,视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求.     

AUV半实物仿真系统的可信度研究

AUV半实物仿真系统是用于在实验室阶段研究AUV各种控制算法的半实物仿真系统。本文应用可信度研究中最基本的方法一相似理论法，时AUV半实物仿真系统的可信度进行了评估．通过计算验证了系统模型的可信性，同时为模型算法的修正和控制算法的验证奠定了良好的基础。     

水下航行器轨迹跟踪控制与仿真

为了使水下航行器按照预定的轨迹运动,需要水下航行器的控制系统具有较强的鲁棒性和抗干扰能力,因此该文提出了采用横向轨迹误差法和视线法组合导引的基于滑模的水平面轨迹控制方案,针对“211AUV”自治式水下航行器,给出了简化的水下航行器水平面运动模型,分别给出横向轨迹误差法和视线法的滑模控制方程。并分别对横向轨迹误差法、视线法以及横向轨迹误差法和视线法组合导引法三种方法进行仿真分析,最终的仿真结果表明横向轨迹误差法无法单独完成轨迹导引,视线法的轨迹跟踪误差较大,而横向轨迹误差法和视线法组合导引法具有良好的轨迹跟踪能力,能够保证水下航行器进行各种循迹航行任务。     

基于CADCON的群体AUV三维仿真

近年的AUV仿真工作更多地集中于对AUV水动力学特性仿真数学模型的建立上，不能满足AUV群体协作策略级仿真的需要。CADCON是AUSI基于Internet架构开发的群体协作AUV三维水下环境分布式仿真平台，提供了可定制的虚拟海洋环境和一系列可灵活配置的AUV模型以及AUV群体行为组件开发接口。该文介绍了CADCON的功能和体系结构，归纳了基于CADCON平台进行AUV群体协作仿真的基本流程和参数配置方法，给出了Visual C＋＋环境下的AUV群体行为组件开发的基本方法，该方法的可行性已得到实验验证。     

基于DWK的AUV分布交互视景仿真

在建立远程低速回转体AUV的六自由度运动模型的基础上,设计了AUV六自由度视景仿真系统的总体结构,并基于国产分布式交互仿真软件平台DWK对远程低速回转体AUV的六自由度运动进行了视景仿真。结果表明本仿真系统很好地模拟了AUV的六自由度水下运动情况,可以在短时间内使设计人员对AUV的六自由度运动有系统直观的认识,对研究AUV的操纵性具有重要的意义。     

Design of Fractional‐Order Backstepping Sliding Mode Control for Quadrotor UAV

This paper derives a nonlinear translational and rotational dynamic model of the quadrotor UAV. An original fractional‐order backstepping sliding mode control method for a typical quadrotor UAV is presented. The new approach can decrease the chattering phenomenon and increase the robustness of control strategy. The strongly coupled characteristics of the under‐actuated system are sought by the virtual controllers. The feasibility for different track trajectories are verified using MATLAB. The new control method can not only track the expected trajectory very well but also has a better robustness for different complex trajectory under disturbances, as the simulation results demonstrate.     

虚拟现实在多目标水下作业中的应用

基于软件平台Vega和Creator软件开发出多目标水下作业的视景仿真系统。文中详细描述了开发本仿真系统的意义、硬件系统的组成、系统软件的选择、模型的建立、虚拟海洋环境的生成,以及软件系统的设计与实现。仿真结果表明,该系统能逼真地演示出多目标水下作业的整个过程,能实现从多个视角有效地观察整个水下作业过程中各个物体的运动情况,并且满足不同情况下的仿真需要。该文最终建立一个基于水下作业的多目标动态的视景仿真系统,生成三维视景效果场景,做出视景仿真管理界面。     

空空导弹飞控软件研制中的虚拟样机应用

飞控软件已成为先进数字化空空导弹研制的关键,如何对嵌入式飞控软件进行验证是空空导弹研制的焦点。随着虚拟原型技术在空空导弹飞控系统的应用,该文定义并论述了空空导弹飞控系统虚拟样机的组成以及功能,指出它是先进数字化空空导弹飞控软件重要的核心支持平台技术。结合一个基于空空导弹飞控系统虚拟样机的动态仿真系统的开发,论述了其关键技术以及解决途径,进行了基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真,给出了仿真结果。实践表明,全数字的基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真已经成为研制数字化导弹的必须经历的阶段,其应用将大大缩短设计周期,保证飞控软件设计的质量与可靠性。     

飞艇飞行控制仿真系统设计

随着Matlab/Simulink开发平台在飞行控制研究中的大量应用,飞行控制仿真系统已成为飞行器飞行控制研究的重要手段。介绍了基于模型的飞艇飞行控制仿真系统的工作原理、硬件设计、软件设计,采用一体化设计思想,将仿真系统设计成根据需要可随意扩展的综合性仿真系统。该仿真系统利用Matlab/Simulink平台,搭建飞艇飞行控制相关的各运动及控制模型,在实时通信网络和虚拟视景工作站的支持下,能实现全数字仿真、半物理仿真、人-机交互仿真等实时仿真,可用于飞艇飞行控制系统的方案设计、研制、试验等全开发过程。     

物联网终端设备软件的开发系统研究

研究了物联网终端设备软件的开发系统,开发了终端软件并进行了 仿真和测试。通过进入该系统的软件开发平台,采用JAVA编写程序,然后使用系统切换平台把编写的程序软件导入到主测试平台,测试软件参数并进行仿真。高校智慧食堂的APP软件开发及仿真测试结果表明,该程序满足指标和功能要求。本系统以虚拟云桌面操作系统为平台,使用Citrix虚拟桌面客户端软件登录服务器,能够完成以云+端虚拟桌面系统实现实验环境与真实环境发展的同步,构造一体化的移动应用开发与测试环境,使得开发人员能够快速学习终端软件开发知识并提高开发技能。     

A virtual memory organisation for minicomputer process control software

The well known techniques of paged virtual memory provide an attractive base for the organization of process control software because the package can be organized as though a large memory were available but only those pages actually being used at any time need be present in the limited minicomputer memory. Such hardware is not available in minicomputers principally because of their limited word length. A software system for process control applications is implemented which takes advantage of virtual memory but avoids the inefficiency inherent in interpreting every address as a virtual address by partitioning the application programs intomodules which reside on single pages and use normal addresses for intra-module references. External references only are interpreted by the virtual space executive. Experimental results indicate that the system is efficient and attractive for this application.     

测控系统标定技术的研究

测控系统标定的准确性将直接影响到测试结果的真实程度或控制系统的设计效果;基于计算机仿真技术和虚拟仪器技术的发展应用,提出了一种可广泛适用于测控系统标定的计算机仿真实验方法;该方法不仅可使测控系统的标定实现全自动化,而且极大提高了系统标定的准确程度;根据该原理形成的带系统标定专用处理软件的智能化系统辨识虚拟仪器,将具有广阔的应用远景。     

基于NS的计算机网络教学课件开发

分析Ns_2网络仿真软件的基本原理、体系结构和主要功能。重点讨论在计算机网络实验教学中如何使用Ns_2,利用NS_2构建虚拟网络环境辅助计算机网络教学,借助丰富的数据分析手段对网络仿真结果进行全面分析,使用Gnuplot作图软件对网络跟踪数据进行统计分析。实践表明计算机网络模拟仿真教学系统为学生提供了可以操纵、观察和分析的平台,激发了学生的探索性学习活动,对于计算机网络实验教学起到了极大的推动作用。     

AUV自主控制全局模型及智能决策算法研究

分析了自主式水下潜器(AUV)自主控制全局模型的内涵,指出应该包含环境信息、使命信息以及自身状态三个部分;用栅格法建立了环境模型;定义了"多区域地形勘察"使命案例;分析了与决策算法相关的AUV自身状态的表示方法;在此基础上开发了智能决策算法,算法包含路径选优和速度规划两部分;应用图论及运筹学的方法实现了路径选优,应用遗传算法实现了速度规划;用Petri网为AUV的使命控制过程建模,最终完成了智能决策算法和使命控制系统的集成;经仿真验证,所开发的智能决策决策算法正确有效,AUV使命的控制和执行自主可靠.     

多机器人半实物仿真系统的研究与实现

利用仿真来研究、分析和检验多机器人性能及控制软件功能具有非常重要的意义.为了验证多机器人,利用OpenGL开展了多机器人半实物仿真系统的研究.系统既可以在虚拟环境中验证机器人的各种性能,又能实现虚拟节点与实体机器人之间的通讯和交互,使仿真平台更加接近实物验证平台.详细阐述了多机器人半实物仿真系统的硬件和软件体系结构,并对虚拟仿真中的三维空间坐标转换、避障和自组网路径选择算法等仿真设计进行研究并得到了实现.最后通过避碰仿真和路径优选仿真试验证明了所设计的多机器人半实物仿真系统对实际机器人群研制具有重要的参考价值.