自主水下航行器软着底的可变浮力系统建模

在近海环境工作的航行器需要耗费大量的能量维持其位置,有限空间中的能量限制制约了航行器的任务能力和服役时间。为此,我们构想了一种具有自适应压载的坐底工作、且能实现软着陆的航行器。通过优化自定位方式和坐底工作,这种自主水下航行器能在休眠模式下保持运动传感器工作,通过这种方式来节约能量。文章陈述了用于自主水下航行器(AUV)的可变浮力系统(VBS)的模型,我们将探究系统设计以及在航行器设计中整合本系统和行为模式的可行性。     

低成本可变浮力系统的仿真研究

构想了一种具有自适应压载的坐底工作且能实现软着陆的航行器。在自主水下航行器(AUV)可变浮力系统(VBS)数学模型的基础上,利用NPS Phoenis航行器的实际参数,采用多种控制律进行仿真,验证了航行器设计中整合可变浮力系统和座底行为模式的可行性。     

水下仿鱼无人航行器研究综述

水下仿鱼航行器最常见的推进模式包括尾鳍(BCF)推进模式和胸鳍(MPF)推进模式,其中MPF推进模式相对BCF推进模式具有机动性与稳定性的优势。首先概述了水下仿鱼无人航行器的意义,然后,对MPF和BCF两种推进模式,在推进方式、运动速度、推进效率、机动性和游动稳定性等方面进行了比较,并综述了国内外研究现状,提出了此类航行器的关键技术,指出其未来的发展趋势。     

水下航行器锂动力电池组的被动热控结构方案

锂动力电池组长时间大电流放电会不断产生热量,若不及时散发,将引发电池组非正常工作、自燃或爆炸等安全性问题。通过水下航行器电池舱段的稳态热分析,针对传热过程的关键环节提出被动热控设计结构,通过数值仿真表明设计方案是可行、有效的。     

航行器水下筒式发射过程中浮筒水面分离运动仿真

航行器水下筒式发射过程中,水面分离是一个重要环节,影响到分离后航行器的飞行姿态。针对此问题,分析了水面分离时浮筒和航行器的受力情况,通过切片法建立航行器水面分离过程中的水动力模型,并利用MATLAB建立了浮筒水面分离的有效仿真模型,展示了分离过程中航行器参数的变化历程。通过与水池试验得到的结果比对,验证了仿真模型及方法的可靠性。仿真结果表明,在水面分离过程中航行器和浮筒的俯仰角速度绝对值逐渐减小。     

基于遗传算法的AUV壳体环肋模糊可靠性优化设计

水下航行器壳体主要采用环肋加强设计稳定性,环肋设计的好坏直接影响水下航行器的性能。本文考虑有关设计参量所具有的随机性和模糊性,将遗传算法、可靠性设计和模糊数学有机地结合起来,建立了基于遗传算法的环肋模糊可靠性优化设计模型,在给定可靠度要求的条件下对水下航行器壳体不同类型的环肋进行了结构优化。通过算例分析表明,该优化设计方法不仅可以保证可靠性指标的要求,而且设计效率高,收敛速度快。     

水下航行器动力定位系统推力器逻辑分配

简要介绍了水下航行器的动力定位系统主要组成部分的控制结构,讨论了水下航行器动力定位系统中推进器系统侧推力和力矩的多种情况,并对推进器进行了逻辑分配,绘出逻辑分配程序图.     

基于Matlab/Simulink的水下航行器建模与仿真

为便于对水下航行器的运动弹道和运动控制进行计算机仿真,建立一种基于Matlab/Simulink的水下航行器模型。利用矢量化建模方法,给出水下航行器6自由度空间运动数学模型,详细论述Simulink建模过程和S函数的实现方法,并应用所建立的Simulink模型,对水下航行器的开环运动、操纵性以及闭环运动控制相关问题进行仿真。仿真结果表明,该系统符合水下航行器的实际运动规律。     

基于单回转体矢量推进AUV的数学建模

根据某种矢量推进器的结构及原理,对这种矢量推进方式下的自主水下航行器进行运动学和动力学分析,基于经典的动量和动量矩定理,建立该矢量推进方式下自主水下航行器的数学模型,并对其运动参数进行仿真。仿真结果表明:该模型符合水下航行器的实际运动规律。     

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。     

Vxworks嵌入式系统在UUV控制系统中的应用

阐述了一种Vxworks嵌入式系统在水下无人潜航器(Unmanned Undersea Vehicle)控制系统中的应用方法。主要说明了基于Vxworks嵌入式实时多任务系统的软、硬件的设计过程,包括软件层次设计、具体任务设计以及硬件选择。由于采用了自动控制算法和嵌入式操作系统多任务模式相结合的方式,设计的水下无人潜航器主控系统不但提高了自动控制精度,而且大大增强了系统的实时性和可靠性。该自动控制系统在实际应用中取得了良好的效果。     

基于CAN总线内测系统串口数据采集节点设计

随着水下航行器自动化水平的不断提高,数据采集量、分析量急剧增多,这对内测系统的实时性和可靠性提出了更高的要求。针对采用传统一主总线的缺陷,文中提出了一种新的基于CAN总线的水下航行器内测系统．该系统能有效解决传统系统的实时性和可靠性问题。重点阐述了该系统中串口节点的结构和软硬件设计。     

基于EASY5的AUV热动力系统建模与仿真

在实现水下航行器的智能化,优化弹道,提高技战性能等方面,水下航行器热动力装置采用闭环控制相对于开环控制具有明显的优势。该文以新型多速制燃料流量闭环控制水下航行器热动力系统为原型,研究了基于EASY5的水下航行器热动力系统建模与仿真,建立了仿真对象的数学模型和规范的模块化仿真模型,进行了水下航行器热动力系统设计工况（稳态）、启动过程及变工况的实时仿真。通过将仿真结果与水下航行器台架试验数据进行对比分析,结果表明,所建立的模型较为完整、准确,仿真运行可靠,研究成果满足工程需求。     

无人水下航行器——21世纪潜艇的耳目

论述了无人水下航行器研制中的基本问题是软件、导航及续航力的可靠性,阐释其基本设计原理,以多型号无人水下航行器为例介绍各自战技性能及用途等情况。     

虚拟环境下自主水下航行器的避障研究

为了在虚拟环境下模拟自主水下航行器的水平面避障过程,基于软件平台MultiGen Creator和Vega,在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统。提出了一种前视声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式,模拟前视声纳的功能,并根据声纳所测得的障碍物相对于自主水下航行器的位置关系设计一个模糊推理系统来求解其避障角度,实现了虚拟环境下自主水下航行器的水平面避障。仿真结果表明,该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。     

面向对象数据库在水下航行器总体设计中的应用

根据水下航行器部件众多的特点,文中把面向对象数据库应用在水下航行器总体设计中,并以线型设计为例,探讨了其实现的关键技术.     

美国海军推进无人水下航行器的研制

前言2 1世纪的头 2 0年 ,世界海战可能会从公海转向沿海 ,为此 ,美国海军开始把目光转向潜艇在沿海的应用 ,无人水下航行器的地位也因而日见显要。无人水下航行器亦称自主水下航行器 ,其大小与鱼雷相仿 ,可从潜艇鱼雷管发射 ,从而使潜艇传感器的探测距离增大数公里。无人水下航行器上的离舰传感器可探雷 ,有些无人水下航行器还具有扫雷功能。一个无人水下航行器就是一个传感器节点 ,可提供声学参数、地震数据以及其它有用信息。美国海军水下作战中心的司令透露 ,他们正在研制的几种水下航行器可以用来观测环境或气候 ,并进行预报。目前 ,美…     

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。     

AUV前视声纳模拟及避障研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega,在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统,提出了一种前视声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式,模拟前视声纳的功能,并利用声纳所测得障碍物的数据实现了虚拟环境下自主水下航行器的避障。仿真结果表明,该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。     

超高速水下航行器纵平面运动特性分析

超高速水下航行器运行于巡航阶段时，由于大部分表面被超空泡所包覆，其运动模式完全不同于常规的全沾湿水下航行器，表现出独有的运动特性。为了对超高速水下航行器实施深度和姿态控制，研究其纵平面运动特性是必要的。该文从超高速水下航行器流体动力产生的机理出发，分析了其力学特性，建立了航行器纵平面运动方程，分析了其欠阻尼运动特性，指出了运动控制中攻角不得超限的关键问题，给出了控制作用不能太强的建议，以上分析结论可为超高速水下航行器控制系统设计提供参考。