自主式水下航行器三维路径跟踪的神经网络H∞鲁棒自适应控制方法

本文研究了存在模型不确定以及外界未知扰动情况下的自主式水下航行器(AUV)的三维路径跟踪控制问题. 针对此问题, 首先利用时标分离原理及正交投影Serret-Frenet坐标系建立了描述AUV质心运动及姿态运动的的仿射非线性数学模型. 其次, 在控制器设计中运用神经网络H∞鲁棒自适应算法克服了模型的不确定性及扰动, 同时在控制器设计中利用了主导输入的思想, 降低了闭环系统的复杂度, 减少了实时计算工作量, 便于工程应用. 基于Lyapunov理论的分析保证了系统的稳定性. 仿真结果表明, 路径跟踪控制律可以保证AUV沿期望路径运动, 并且具有良好的动态性能.     

具有PID反馈增益的自主水下航行器反步法变深控制

本文针对海底地形测绘时自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的变深控制问题,提出具有PID增益调节的AUV深度控制方法,基于反馈增益的反步法设计控制器,避免了采用传统反步法导致控制器中存在虚拟控制量的高阶导数问题;基于李雅普诺夫稳定性理论设计控制器参数消除了部分非线性项,得到的控制器的线性部分为状态变量的线性组合,具有PID控制器参数调节的形式;针对存在建模不精确、外界干扰和测量噪声时的闭环系统鲁棒性进行分析,保证了误差系统在扰动作用时的一致最终有界性.最后通过仿真实验验证了本文设计的控制器的有效性.     

基于权值范围设置的多模型稳定切换控制研究

针对线性加权多模型切换过程中权值难以确定问题,提出了具有Lyapunov函数的多模型稳定切换的充分条件,依据该充分条件可以确定加权多模型的权值范围和快速获取加权因子的取值,实现多模型的平滑切换.所提出的充分条件克服了多模型子系统必须稳定的苛刻条件,通过对自主水下机器人多运动模型切换过程的仿真实验表明,依据权值范围所给定的加权因子能够保证加权多模型切换过程中的渐近稳定性.     

基于移动长基线和误差修正算法的多UUV协同导航

在移动长基线（MLBL）定位结构中,虽可利用基于水声传播延迟（TOF）原理获取的量测信息和贝叶斯滤波器（如扩展卡尔曼滤波（EKF））提高低自定位能力无人水下航行器（UUV）的定位精度,但较高的测量误差会降低这种提高的幅度.根据水声通信的特点提出了一种相关性假设并构建了误差修正算法（ECA）,在设定条件下利用误差间的相关性减小量测误差,从而实现量测的粗估计.仿真结果表明,先粗估计量测值再结合贝叶斯滤波器,可显著提高配备低精度自定位传感器的UUV的定位精度.     

基于反步法的欠驱动UUV的3维路径跟踪控制

研究了欠驱动无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)在3维空间中的路径跟踪控制器设计及其稳定性分析问题.首先建立2阶积分器形式的欠驱动UUV空间6自由度运动模型和动力学模型.针对该运动模型,以位置误差作为虚拟控制变量,基于反步法(backstepping)设计路径跟踪控制器.根据李亚普诺夫理论,在理论上证明了所设计的路径跟踪控制系统是稳定的.该控制器实现了欠驱动UUV 3维空间的路径跟踪控制.仿真结果验证了控制器的有效性.     

近水面水下爆炸作用下舰艇结构损伤数值仿真

在MSC Dytran中,通过远场加载方法,对水下冲击波在自由水面的反射效应及对舰艇结构的损伤进行数值仿真研究,得到比较理想的计算结果. 通过与模型试验结果的比较验证该方法的可靠性.     

聚合物的水声声衰减能力与动态力学性能的关系

以描述高分子材料粘弹行为的三元模型为出发点,以声波在高分子介质中的传播理论为依据,推导出了材料的水声声衰减能力与材料的动态力学性能参数包括损耗因子、松弛前的剪切模量、松弛后的剪切模量以及材料的密度和厚度之间的关系式。为实验验证所推导的关系式,设计合成了一系列阻尼性能不同的聚合物,分别测试了它们的动态力学性能和声衰减能力。用材料的动态力学性能参数计算得到的水声声衰减系数与实验测得的声衰减能力相符合。该数学模型为找出吸声系数与材料的动态力学性能之间的关系、指导水声材料设计奠定了基础。     

锅炉等离子点火技术的应用及燃油系统选择

适用于贫煤、烟煤、褐煤,可连续运行的多根碳棒等离子点火技术,较前苏联采用银棒等离子点火技术具有造价低、使用寿命长等优点。以包头第二热电厂为例,对采用等离子点火技术前后的运行情况分析比较,经济效益可观。针对丰镇电厂三期2×600MW机组,设计采用等离子无油点火技术,对燃油系统进行了优化选择,简化了油罐设置。工程具有显著的经济效益和环境效益。     

混响背景下基于MTI技术的目标检测

研究了一种基于MTI技术的水下目标检测方法。该方法无需混响干扰的先验知识,利用MTI技术在线性估计并及时跟踪混响功率谱的变化,通过归一化匹配滤波器检测水下目标的回波。仿真数据和实验数据的处理结果验证了本方法的有效性,在信混比较低的情况下检测器仍具有很好的检测性能。     

水声通信中的多载波CDMA

多载波码分多址技术是第三代数字通信系统研究中重要课题之一，其主要特点是采用多载波并行传输，成为通信系统提高传输速率的一种有效方法。水声通信在远距离传输时通信速率通常比较低，本文将水声扩频通信与无线电通信中这一成熟技术加以结合，以提高水声通信的传输速率，给出了UW—MC—CDMA系统并进行了分析。