一种多用途水下航行器的有效设计方法

在不同的水下装置中，最常见的设计就是其早期识别能力的设计，尽管不同的水下装备具有各种不同的用途，但早期识别能力可能会导致最终产品的性能成本高及无报警时间缩短。本文将讨论一种已证实的费效比合理、可靠性高的自推进航行器及它的一序列水下用途，如低成本反潜自导鱼雷、自航式反鱼雷对抗器、自推进深水炸弹、一产欠性线导灭雷器、鱼雷仿真器等。本文将地低成本反潜自导鱼雷、自航式反鱼雷对抗器、鱼雷仿真器等用途作详细的     

超高速水下航行器定深控制

超高速水下航行器巡航阶段的核心问题是定深控制问题,超高速水下航行器运行于巡航阶段时具有独特的运动特性。针对超高速水下航行器巡航阶段的运动特性及其具体运动条件下的特点,提出了使用极限操舵方式对超高速水下航行器实施直接深度控制以及通过姿态控制从而间接控制深度的2种深度控制方法,同时还对深度反馈信号的获取进行了讨论。本文提出的控制方法简单易实现,鲁棒性好,数字仿真证明了其有效性。     

无人水下航行器能改变未来水下战争

简要介绍了美英两国的无人水下航行器的发展计划及其进展；为扩大水下航行器用途，突破鱼雷发射管的制约，美国在开发可保形配置在潜艇艇体外的水下航行器。     

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。     

水下航行器控制系统的动态输出反馈稳定重构设计

本文以水以航行器一类控制系统为应用背景，着重研究了当故障系统状态维数n，输入维数mf，输出维数rf不满足mf rf-1≥n条件时的控制系统重构设计方法。通过在反馈回路中引入一动态补偿系统。将被控系统和补偿系统视为一增广系统。适当选择补偿系统的维数l，使增广系统的n l个闭环极点可任意配置。从而使重构后的系统性能尽量恢复到故障前系统的性能，这种方法的优点是，不论系统发生什么故障，只要故障后的系统可控，可观测，总可以通过引入具有适当维数的动态补偿系统，使增广系统的n l个闭环极点可任意配置。从而达到重构后的系统性能最大程度地恢复到故障前系统的性能的目的，同时这种方法可以保证重构控制系统的稳定性，应用本文方法设计的某型水下航行器航向和横滚耦合的重构控制系统及仿真结果说明本文方法的有效性。     

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。     

一种新的水下航行器密封检测技术

针对传统水下航行器密封检测工作强度大,过度依赖检测人员经验的缺点,提出了一种单片机控制的无需浸水的检漏新方法.通过采用最新的压力传感器技术,实时监测气压力的变化来反应气体泄漏,设计开发了单片机控制的水下航行器密封检测系统.该系统提高了密封检测的自动化水平,简化了检测过程,提高了检测的效率.试验结果表明,该系统运行可靠,检测精度高,使用方便,适宜推广应用.     

水下航行器折叠鳍折叠机构设计

介绍了一种水下航行器中的折叠鳍折叠展开锁紧机构。简述了机构的方案选择、结构设计两方面的内容。经试验试装动作验证表明,折叠鳍可有效展开锁紧,机构动作可靠。     

一种自主水下航行器分布式控制系统

提出一种新的基于CAN总线的自主水下航行器(AUV)分布式控制系统。该控制系统具有良好的分层递阶体系结构,包括由综合显控台构成的任务层,由管理记录中心构成的协调层,以及由导航控制中心和底层执行机构控制节点构成的控制层。同时,将实时控制与非实时任务管理分离,由不同的功能节点实现,便于系统的维护和升级。航行试验中,分布式控制系统运行情况良好,AUV完整、正确地执行了航行任务,这充分说明该设计是成功的。     

水下航行器动力装置振动频率自动识别方法

为满足水下航行器动力装置振动试验研究对频谱分析的及时性要求,本文以分析对象振动信号的频谱特征和离散傅里叶变换的数学原理为基础,将频谱细化算法和峰值搜寻算法有机结合,构造了一种振动频率自动识别准确率高的自动频谱分析方法,并设计编制了模块化架构的程序。该方法利用频谱细化算法准确计算动力装置周期性激励源的测试频率,利用峰值搜寻算法有效提取振动信号优势成分,以筛分出的峰值频率和周期性激励理论频率的一致性程度来确定振源,通过仿真信号和工程实际振动信号进行应用分析。分析表明,该方法可明显提高试验数据的分析效率和准确性。     

水下航行器试验航路设计与仿真

水下航行器的导航精度试验与航路的设计关系密切,为了找出最佳的试验航路,以得到真实可信的导航精度,该文通过对导航系统采用多普勒计程仪加光纤陀螺罗盘或惯导系统的仿真,分别计算直线航路、闭环航路和开环航路情况下的导航精度,以确定不同航路设计对导航精度的影响。仿真结果表明,由于导航系统的误差在环形航路中会互相抵消,使得环形航路试验得到的导航精度偏小,这与试验的本意相违背;而直线航路试验不受此影响,得到的导航精度较环形航路的大,是最接近真值的。本文首次提出了用仿真计算确定水下航行器试验航路的方法,可为水下航行器试验航路的选择提供依据。     

无刷直流电机驱动履带装甲车转向控制研究

对无刷直流电机直接驱动履带车辆的转向控制进行了分析研究 ,提出了在双环调速基础上 ,引入自适应修正参数对PWM占空比进行修正的控制方法 ,该方法能够及时补偿由于转向半径的不同 ,内外侧主动轮所受的扭矩大小实时变化对转向所产生的负面影响 ,从而改善了转向性能 .仿真结果表明了该方法的正确性和可行性 .     

热动力系统外轴转速波动问题初探

为分析热动力系统航行试验时出现的发动机外轴系统转速异常波动的现象。该文从系统角度出发,探讨了与发动机外轴系统联系紧密的发动机、发电机、航行器壳体、舵电机等部件的工作特性,建立了足以支撑工程问题分析的数学模型,并进行了分析与估算。指出,发动机外轴系统转速波动的主要原因是水下航行器用电器的电功率负荷变化,该电功率负荷变化的同时还对水下航行器横滚控制回路造成明显干扰。对于该扰动的不当响应将造成差动舵电机动作过于频繁,最终使得发动机外轴转速不能得到恢复。     

基于变结构的水下航行体航行姿态控制系统设计方法

水下航行体在高速转弯时,由于俯仰、偏航和横滚3 个通道间存在较大的耦合,以及水 下海流的不确定性干扰等因素的影响,水下航行体的姿态控制难度较大,传统控制技术无法达到控 制目的。为了解决水下航行体姿态解耦控制的难题,通过水下航行体旋转动力学方程构建了水下 航行体姿态运动子系统状态方程,并应用变结构控制策略设计了水下航行体姿态控制器,理论推导 和仿真表明:所设计的控制器能够使得水下航行体姿态角稳定地跟踪指令航向角,并对海流干扰具 有强鲁棒性,实现了水下航行体姿态子系统间的解耦控制。     

一种水下航行器轨迹发生器的设计与仿真

为了减少水下航行器（AUV）导航系统算法开发过程中跑车试验及半实物仿真等所耗费的资金和时间,提出一种水下航行器轨迹发生器的设计方法。利用所给出的轨迹微分方程,反推得出生成轨迹参数公式和惯性信息公式,同时给出水下航行器在直航、转弯和爬潜等常见的运动状态下轨迹发生器的具体输入,并将生成的惯性量测值（加速度和陀螺值）输入捷联式惯性导航算法。验证结果表明,利用所设计的轨迹发生器可以为研究导航算法提供模拟的数据,具有工程实际意义。     

拖缆对水下航行器的操纵性能影响

为探究拖缆对水下航行器的操纵性能影响,基于集中质量法建立了拖缆的动力学方程,利用边界耦合条件,将拖缆首端产生的张力影响计入水下航行器的六自由度运动方程组,建立了拖缆-水下航行器耦合运动模型。通过数值仿真计算,对比分析了拖缆对航行器直航、回转和下潜运动时的操纵性能影响。数值分析结果表明：航行器加装拖缆后,航行器在直航、回转和下潜运动时的速度有所降低;航行器回转运动时,拖缆会减小回转半径;航行器下潜运动时,拖缆降低了航行器的下潜稳定性,且减小了航行器弹道倾角的绝对值,增大了航行器达到预定深度的距离,同时由于航速降低,导致航行器达到预定深度的时间会增加,从而也降低了航行器下潜性能。     

基于Kane方法的波浪驱动水下航行器动力学模型建立

基于多体系统动力学理论,定义并选取适当的坐标系和广义坐标,对波浪驱动水下航行器多体系统进行运动学分析,得到各部分的速度和加速度;基于Kane方法进行动力学分析,计算各部分的偏速度和偏角速度,进而求得系统的广义主动力和广义惯性力。将系统的广义惯性力和广义主动力代入Kane方程中,得到波浪驱动水下航行器多体系统动力学模型。在受力分析中,不仅考虑了惯性力、惯性力矩、重力和浮力以及流体动力,还重点分析了波浪力和多体系统的附加质量力。对波浪驱动水下航行器进行了运动仿真,仿真结果显示航行器航行稳定,所建立的模型是有效的。     

开放系统——鱼雷和UUV设计的方向

描述了英国开发的开放系统方法在鱼雷上的应用项目“先进数字信号处理自导头”，介绍了与之相关的分别由英国和美国开发的开放式声纳系统项目“声纳COTS技术快速插入”和“声学快速COTS插入”的情况，对鱼雷和无人水下航行体（UUV）开放系统设计中的平台独立性、功能模块化、通用功能软件工具、数据独立性、构件技术应用、模块化与一体化关系等问题进行了讨论。提出：独立于平台的软件是必需的，数据应作为独立构件；应在行业内采用通用软件工具；应对功能模块化水平进行合理设计，在开放性和管理效率之间取得平衡；一体化的核心是信息综合和运用层次上的一体化，一体化设计不应影响关键子系统和功能构件在物理层面的相对独立性。