拖缆系统回转运动仿真计算

用三因次拖缆系统动力平衡运动方程式 ,在时间和空间上作中心差分数值离散平衡方程式 ,编制了拖缆回转运动计算程序 .在拖缆尾端自由边界条件中 ,将尾绳阻力作为自由尾端点的张力 ,改善了因自由尾端张力为零引起的差分方程奇异性 ,使仿真计算更加稳定 .将阵形坐标值转换到拖点运动坐标系中 ,便于拖船观察回转机动中阵形的变化 .仿真计算了两个拖曳阵试验模型 ,仿真结果与试验比较吻合较好 .对实尺寸拖曳线列阵进行了仿真计算 ,讨论了拖点速度和回转半径对阵形影响     

舰船回转运动时拖曳声纳阵位预报研究

根据船舶操纵性标准方程 ,预报了拖船水平面的操舵回转运动 ,由此确定船舶操舵回转时拖点的速度作为拖曳声纳运动预报的拖点边界条件 .利用拖缆回转运动计算程序 ,计算了船舶回转时拖曳声纳阵位 ,初步讨论了船舶操舵回转对拖曳声纳的影响 .     

“舰—舵”模拟装置

“舰—舵”模拟装置是自动舵系统的控制对象——“舰—舵环节”的模拟装置,也就是模拟舰船在舵叶作用下,其航向的变化规律——舰船回转运动方程。舰船在航行中,受到的外界干扰力矩作用也可以折算为一个等效的舵角作用。因此模拟装置的基本结构应有图1的形式: 图中: α为舵角; θ为航向角;     

拖缆系统直线定常运动仿真计算

推导了一个三因次拖缆系统动力平衡运动方程式 ,采用中心差分方法数值离散拖缆系统动力平衡方程 .根据离散方程编制了拖缆系统直线定常运动程序 ,在设定拖缆尾端自由边界条件及拖点边界条件下 ,数值仿真计算 30m拖缆的阵形 .根据仿真计算讨论了拖缆的材料刚度、拖缆水中重量、拖点速度、水动力系数主要参数等对拖缆阵形的影响 .拖缆系统直线定常运动的仿真计算为拖缆系统设计可提供参考依据 ,同时通过该仿真计算及讨论 ,为拖缆系统非定常运动仿真计算奠定了基础     

全垫升气垫船航向稳定性研究

通过对扰动运动方程的分析得到了船舶航向稳定性衡准数的计算公式,并计算了某型全垫升气垫船的航向稳定性衡准数;建立了基于船模试验数据的某型气垫船的运动仿真模型,通过舵角干扰和螺旋操纵仿真试验研究了其航向稳定性.研究结果表明,全垫升气垫船在低航速时不具有航向稳定性,在高航速时具有直线运动稳定性,并且航向稳定性随着航速的增高而增强.     

方向舵有限卡死下无人机螺旋运动的遏制与改出

无人机在飞行过程中,由于方向舵卡死引起横向稳定性与航向稳定性改变,容易步人螺旋而导致尾旋坠机.首先对方向舵卡死后产生的力和力矩进行分析,将其视为一个常值干扰,建立起故障后无人机侧向运动方程.针对全动平尾与差动平尾两种情况,分别推导出遏制与改出螺旋运动所需要其他舵面的补偿量;最后确定了方向舵卡死的"有限"范围关系式,通过...     

潜艇微速与漂流条件下纵向运动特性计算与分析

按照相对运动原理在潜艇阻力和螺旋桨推力中引入海流速度项,建立了海流作用下潜艇纵向动力学方程.用所建立的方程,针对3 000 t级的潜艇开展了定常海流作用下潜艇纵向漂流和微动力航行时的数值模拟与计算.针对模拟计算结果进行了分析研究,提出了"漂流指数"的概念和定义,并按照定义根据所建立的动力学方程在线性假定下推导出了潜艇漂...     

潮流与风对单点系泊系统运动稳定性的影响研究

应用时域仿真的方法研究了风与潮流作用下单点系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度运动微分方程,据此建立了系泊系统的多自由度计算机仿真模型。风与潮流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了数值仿真研究。以潮流速度和系缆长度为分岔控制参数,在参数平面上给出了油轮系泊运动的Hopf分岔集,它将参数平面分为两个系统动力学行为本质不同的区域。研究表明,与潮流(顶流)单独作用的情形相比,顶风条件增加了油轮静止系泊位置的Liapunov稳定性。     

万向铰传动旋转轴的横向振动特性分析与仿真

为进一步考察万向铰传动旋转轴的动力学特性,利用欧拉方程推导出由万向铰运动约束描述的旋转轴系横向振动模型。通过模型求解得出该系统可能存在的多种共振模式,对从动轴横向振动的超谐波共振、主共振进行稳定性分析,并对其振动响应进行数值仿真分析,验证了稳定性理论分析结果的正确性。研究表明:系统超谐波共振及主共振的稳定性条件与支撑轴承安装位置、从动轴转动惯量、输入扭矩、轴承弹簧刚度以及阻尼等因素有关;加大轴承距万向铰中心的距离、增加轴承弹簧刚度与阻尼系数等,均可导致超谐波共振或主共振的非稳定区扩大;系统在对应中心频率附近容易发生共振。     

基于打靶法的含摩擦齿轮系统运动稳定性分析

采用打靶法对含摩擦齿轮系统进行运动稳定性分析能够揭示摩擦对齿轮系统动力学行为所产生的复杂影响.建立了计及摩擦的单对齿轮非线性系统的非线性动力学模型,采用打靶法对其周期运动进行了求解,并应用Floquet乘子判断系统周期解的稳定性和分岔特点,得到了系统在不同的摩擦系数条件下周期运动的演变规律.相比于Runge-Kutta法,打靶法能得到更为全面的齿轮系统的不稳定和稳定的周期解.研究发现:摩擦能改变周期运动的性态,可在一定程度上提高系统周期运动的稳定性,同时会产生新的不稳定的周期运动,使得齿轮系统的动力学行为更为复杂.     

拖曳系统的水翼控制运动模型及仿真

针对水下拖曳系统深度难以实现精确控制的问题,提出并建立了基于水翼控制的水下拖曳系统运动模型,其中拖缆和拖体的动力学模型分别采用了有限差分法和水下运载器的六自由度运动方程。在此基础上,使用数值计算方法,实现了水下拖曳系统三维的运动响应分析,并运用PID方法控制水翼攻角,达到了对拖体目标深度的控制。仿真结果验证了这一运动模型的正确性,为进一步实现水下拖曳系统在各种复杂的海洋环境和船舶机动影响下的定深控制研究奠定了理论基础。     

锥形运动控制的导弹姿态稳定性分析

针对锥形运动对弹体稳定性的影响,建立了导弹锥形运动控制的非线性数学模型,通过引入复攻角的概念,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了导弹复攻角运动方程,推导了制导控制系统参数的稳定控制域范围,分析了控制系统阻尼回路和控制回路对导弹锥形运动稳定性的影响规律,提出了锥形运动控制的稳定性判定方法。仿真结果进一步验证了该判定方法的可行性和正确性,为导弹锥形运动的制导控制系统设计提供了依据。     

舰船舵减横摇广义预测约束控制

依据舵减摇状态空间模型,推导舵减横摇广义预测控制律,在舵角舵速约束的条件下,采用二次型规划计算控制量进行减横摇控制.对某一船舶在典型航行工况下进行了系统仿真,仿真结果表明,该方法不但可取得35%～45%的减摇效果,而且对横摇角速度与横摇角加速度也有40%左右的减小效果.     

一种新的变结构控制方案及其在船舶操纵中的应用

船舶的操纵与控制问题可以归结为一个四阶线性系统在环境干扰、参数摄动与建模误差同时存在时的状态空间控制问题。传统的变结构控制应用于船舶操纵系统易导致频繁来回操舵。本文研究一种连续的变结构控制方案,进一步讨论了其稳定性及优点,并将其引入限制水域的船舶操纵中。仿真表明,它可以完全抑制频繁来回操舵或抖振,并可得到较理想的控制效果。     

海洋拖曳系统运动方程的变步长有限差分数值仿真

有限差分算法是常用的海洋拖曳系统运动仿真计算方法,传统的有限差分算法在对拖缆进行离散时,采用固定空间步长,为了提高数值计算的精度,通常需要减小空间步长,这既增加了计算时间,又浪费了计算机内存,甚至造成无法仿真一些工况。针对这一问题,提出了变步长有限差分数值算法,给出了步长变化的设定原则与算法,在建立海洋拖曳系统运动模型的基础上,系统分析了这一方法的求解思想与过程,并分别采用传统固定步长有限差分算法(大空间步长和小空间步长)和变步长有限差分算法,对模型进行了数值仿真,结果表明:变步长有限差分算法不仅保证了仿真计算精度,而且降低了计算机内存需求量,减少了计算时间。此外,变步长有限差分算法具有较高的灵活性,可根据实际情况,综合考虑计算时间、内存需求量和计算结果精度,从而选择合适的空间步长变化规律。     

Optimization Design of McPherson Suspension Steering System Based on R-W Method

The kinematical equations of McPherson suspension and steering system were set up by using R-W method of multi-rigid body system dynamics.The incidence matrix,route matrix,hinge vector matrix and system constraint equations were educed.The optimization model of McPherson suspension steering mechanism was founded by regarding the McPherson suspension and steering system as an integrated system.In order to gain the best optimization effect,a continuous weighting function was created according to the requirement of steering system performance.Taking example for TJ7136U,the optimization design of McPherson suspension steering system was conducted in this paper.     

基于非线性动力学的液体火箭发动机高频不稳定燃烧过程

采用非线性动力学方法对液体火箭发动机非线性高频燃烧不稳定工作过程进行了研究。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述,气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。用高压蒸发理论对火箭发动机喷雾过程进行了描述。采用计算燃烧学的方法对发动机燃烧室内的湍流两相燃烧过程的稳定燃烧状态和高频不稳定燃烧现象进行了数值模拟。通过分析和讨论,得出了火箭发动机高频不稳定燃烧过程的波动过程类似于奇异吸引子的结论。