基于大地形管理的水下机器人视景仿真系统

研究水下机器人视景系统优化设计,针对水下机器人的航行环境具有不可接近性和未知性的特点,为创建水下海洋生物和可观世界环境,利用虚拟的计算机仿真环境作为水下机器人初期调试的“平台”具有十分重要的意义.建立了基于大地形管理的水下机器人视景仿真系统.有关大地模型建立、场景效果等,利用函数变量方法自定义机器人运动引擎,采用粒子系统仿真了机器人尾流流场和低噪音的实现.依托软件平台MultiGen Creator和Vega,利用Vega与Visual C++混合编程实现LADBM模块的大地形管理,进行仿真验证.仿真结果表明,视景仿真系统逼真地再现了水下机器人在大范围区域探测目标及自主航行的过程,有效地解决了水下机器人长距离自主航行视景仿真中的大地形管理问题.     

船舶零航速减摇鳍实验系统研究

零航速减摇鳍同传统减摇鳍相比,由于没有来流速度,是靠自身的转动产生相应的升力,无法用传统减摇鳍的升力理论来为零航速减摇鳍建立升力模型.现在零航速减摇鳍升力建模方法是将鳍上受到的力分成3个部分讨论,即鳍上受到的形阻力、附加质量力和旋涡作用力.基于这种方法建立的升力模型,在建模过程中会忽略一些因素,建立的零航速减摇鳍升力模...     

响应面模型在艇型多目标优化中的应用

针对潜器的艇型优化,研究了试验设计、响应面模型技术和多目标优化算法.选择了决定回转体艇型的6个参数,将阻力数值计算结果进行数据回归,建立阻力、体积与型值的二阶多项式响应面模型.然后将阻力最小与体积最大作为回转体艇型优化的两个目标,研究了多目标遗传算法,并给出了 Pareto 最优解集.结果表明,在艇型优化过程中采用近似...     

带翼水下机器人的非线性拟合分段控制方法

S面控制方法可较好地解决水下机器人的运动控制问题,但由于其参数是固定的,无法达到全局最优．不同航渡速度段,采取不同的控制参数值,可保证水动力不同阶段控制输出的最优;但在速度变化的分界点,控制器输出有跳变,不利于系统的全局稳定性．利用T-S模糊系统逼近非线性连续函数的能力,采用非线性的S面函数作为模糊系统的后件,设计了基于T—S模型的S面控制器．通过T-S模型的引入,避免了控制器输出的跳变,增强了系统稳定性．将该方法应用于带翼水下机器人的深度控制,水池试验和湖中实验均证明了算法的有效性．     

水下机器人技术

概述水下机器人是一个水下高技术仪器设备的集成体。它除集成有水下机器人载体的推进、控制、动力电源、导航等仪器、设备外 ,还需根据应用目的的不同 ,配备声、光、电等不同类型的探测仪器。这样 ,水下机器人可以作为人类进行水下研究、观测和作业的动态实验室平台 ,作为人类智能和各种感官、器官在水下的延伸 ,去完成人类肌体无法直接达到的各种水下环境的探索任务。水下机器人可分为两种基本类型 ,即“自治式水下机器人”和“遥控式水下机器人”。“自治式水下机器人” ,国际上统称为AUV (AutonomousUnderwaterVehicle) ,它是根据各种…     

船舶动力定位的数学模型和滤波方法

分析了船舶动力定位中的运动数学模型和滤波方法，给出了船舶动力定位中所使用的低频数学模型和高频数学模型，利用Kalman滤波方法估计船舶位置和艏向低频运动，用于船舶动力定位，同时剔除来自位置和艏向传感器信息中的高频运动分量和噪声，最后针对具体的船型进行了分析和设计，仿真实验表明这种方法在工程上是可行的。     

欠驱动AUV自适应编队控制策略

针对欠驱动AUV的编队问题,提出了基于柱坐标系的AUV运动学模型,以建立多AUV的期望编队区域和编队的人工势场函数。根据AUV的动力学模型建立多AUV自适应编队控制策略,并使用李雅普诺夫函数加以证明。在多AUV编队的仿真中,建立了3个欠驱动AUV编队的仿真平台,分析了欠驱动AUV在编队过程的特点,通过结合使用人工势场能函数,使领航员AUV在完成空间折线和螺旋线路径跟随同时,实现了跟随中多AUV的编队和队形保持,并使AUV之间的相对距离误差逐渐趋于零并保持稳定,从而证明了自适应编队控制策略,对欠驱动AUV编队的研究具有重要意义。     

抑制相关噪声的水下图像恢复算法

由于传统算法无法消除相关噪声对于水下于图像的影响,通过最大后验估计构造了一个具有凸函数性质的变分模型用于抑制水下图像的相关噪声。在变分模型中通过贝叶斯约束项限定噪声的概率分布;采用马尔可夫约束项保证恢复图像满足空间连续性;通过梯度法获得变分模型的最优解,即不含相关噪声的恢复图像。实验结果表明,该算法能够有效地消除相关噪声,恢复图像的主观视觉效果较好。     

水面无人艇协同仿真平台设计方法

针对水面无人艇仿真的实际应用,引入协同仿真技术,提出了水面无人艇协同仿真框架和配套的开发方法.阐述了该平台的体系结构和信息流程,对运动控制的协同仿真模型进行了说明,在建立的仿真系统中进行了航线跟踪和自主航行的仿真试验,验证了协同仿真框架及开发方法的可行性和正确性.该协同仿真平台克服单一模型难以精确描述非线性关系的问题,在一定程度上提高仿真可信度,对保障海试的顺利进行具有重要的价值.