舰船航向保持的变结构控制及仿真

运用变结构控制理论和计算机仿真技术研究舰船航向保持过程的变结构控制问题,针对舰船定向航行要求航向准、舵角小的控制特点,采用二次型最优控制方法设计滑动模态超平面,设计了满足滑模超平面到达条件的指数趋近律,导出了对应的控制律。同时,为进行比较研究,设计了PID控制器并整定了相关参数。理论分析与仿真研究表明:对于舰船定向航行,变结构控制方案正确可行,控制效果优于PID控制方案。     

舰船变向航行极点配置计算机控制

本文根据舰船变向航行的技术要求,采用现代控制理论中极点配置法,使舰船变向航行过程的动态性能较好。应用降维观测器获取航向微分讯号,并应用微型计算机实现其控制律及状态估计。根据某艇海上实验所得船体航向运动参数,进行了数字模拟混合仿真。仿真结果表明:控制律的推导,计算机软硬件的设计是正确的。     

超空泡航行体深度跟踪串级控制策略

针对空泡与航行体之间非线性滑行力导致的超空泡航行体稳定性问题,提出了基于圆判据理论和Nelder-Mead算法的超空泡航行体深度跟踪串级控制方法。介绍了超空泡航行体数学模型以及圆判据定理基础知识。结合模型特性推导了超空泡航行体串级误差状态方程,利用圆判据定理研究了内环绝对稳定性。通过Nelder-Mead算法对内环反馈参数进一步优化。仿真分析结果表明：所提控制方法便于反馈参数整定,可以充分利用超空泡航行体的控制量实现深度跟踪。     

基于tms320f240的转子磁链定向控制

介绍了基于tms320f240的转子磁链定向控制系统的硬件及软件构成,重点分析了其软件实现过程中需考虑的主要问题,并给出了相应解决方法.根据此控制方案进行了实验,实验结果显示,该控制可以取得较好的效果.     

潜艇近水面深度滑模模糊控制仿真研究

根据潜艇近水面航行操纵控制过程的特点,设计了一种潜艇深度滑模模糊控制自动舵(SMFC)。其基本原理是在滑模控制中应用模糊逻辑控制,通过模糊控制器逼近滑模控制的非线性切换函数,达到抑制滑模控制抖振的目的。然后,对潜艇在无外界干扰和近水面航行受波浪力干扰两种情况下的深度控制进行了仿真。仿真实验结果表明:SMFC控制可以获得较好的深度保持性能,并且具有较强的抗干扰能力。与PID控制相比,SMFC控制的控制品质有了明显提高。     

欠驱动USV自主航行控制算法研究

为保证复杂海洋环境下欠驱动无人艇的安全航行控制,设计了一种具有航迹实时规划和动态跟踪能力的无人艇自主航行控制算法。首先,基于激光雷达的高精度环境探测能力,借鉴向量场直方图算法设计的基本原理提出了一种新的航迹实时规划算法;然后,基于无人艇三自由度运动学和动力学模型,利用视线法导引和输出反馈控制方法设计了航迹跟踪控制算法,并给出了系统的稳定性分析。理论分析和仿真实验结果证明:所设计的自主航行控制算法能够成功实现未知海洋环境下的安全航迹实时规划和航迹动态稳定跟踪功能。     

基于冗余管理的水下航行器深度容错控制方法

随着海洋开发的日益增加,水下航行器的研究也进入了快速发展阶段,如何保证航行器在水下恶劣环境中可靠工作成为急待解决的问题,尤其对于超远航程和超长航时的航行器,其航行过程中难免会发生意外错误,因此在保证性能的同时,如何提高水下航行器的容错能力成为近年来研究的一个热点问题.提出了一种基于冗余管理(Redundancy Management)理论的水下航行器容错控制方案,方案有效利用了航行器中各传感器的冗余性,减少了硬件设备的增加,降低了成本,并利用有限元状态机方法进行了Matlab程序仿真,结果表明,整个方案设计合理,容错控制律真正达到了"容错控制"的目的.     

PCI-1002数据采集卡的音频定向实验测试系统设计

应用PCI-1002数据采集卡设计并实现了一套音频定向数据采集分析系统.利用VC++和Matlab联合编程设计了控制PCI-1002卡对检测信号进行数据采集及处理分析的程序.详细地介绍了音频定向传播的组成原理、工作过程以及具体的指向性检测方法.实验证明该系统可以实时显示音频定向实验中各测点声压值及指向分布图,很好地满足了音频定向实验的实际需求,同时结构简单,成本低廉,具有明显的实用性.     

超空泡航行体刚柔耦合动力响应有限元分析

考虑航行体大范围转动,根据哈密顿原理推导了超空泡航行体在一次近似模型变形下的刚柔耦合动力响应方程,定性分析了其与零次近似模型下方程的区别,并对方程进行了定量计算。结果表明:一次近似模型相比零次近似模型下的横向振动方程,刚度矩阵项增大;所推导方程能够用于定量分析和直观描述超空泡航行体刚柔耦合下的变形。     

定向航行自适应自动操舵仪的仿真研究

水面舰船操纵使用自动装置,对于提高航行安全性,保证武器发射,改善劳动条件,减少主机和舵机功耗,增加续航力均具有重要意义。由于船舶航行时经常受到如风浪,海流,过往船只等外来的未知干扰,而且船舶之操纵动力学随航速、龙骨下水深等变化也很大,所以采用固定增益的P.I.D自动效果往往不理想。尺寸小、可靠性好的微计算机的出现,使得有可能实时地实现高级的适应性控制规律。本文基于计算机仿真计术对定向航行操舵采用自校正控制方案进行了论证研究。     

全数字交流异步电机伺服系统的设计与实现

介绍了基于TMS320LF2407A的交流伺服系统的硬件和软件构成及实现方案,给出了系统的实验结果,矢量控制与其它控制方法的比较结果表明,与其它控制方式相比,转差频率矢量控制具有动态性能好、控制精度高的突出优点,适合于伺服系统的设计.     

无人艇航行安全控制系统设计与实现

针对自主式无人水面艇的航行安全问题,分析了无人艇海上自主航行中存在的主要安全隐患以及提高航行安全的技术手段;设计了无人艇航行安全控制系统的总体技术方案,首次提出基于"射线法"的无人艇航行安全控制算法,并实现了艇上完全自主和"人在回路"的基站被动安全控制两种安全保障措施,详细阐述了安全控制系统安控策略的执行流程,并利用MTLAB软件进行了仿真实验验证;在某型自主研制的无人水面艇上首次实现了航行安全控制系统的设计和安全控制试验。仿真和试验结果表明了该航行安全控制系统的有效性和可靠性。     

船舶供配电网络监控器设计

对船舶供配电网络的检测与控制进行了分析讨论,设计了电网监控器的硬件与软件。实验表明,该监控器工作可靠,能较好地完成各项功能要求,具有较高的实用价值。     

基于水下目标定位的领航者-跟随者水下航行器编队控制

自主水下航行器是海战中水下武器的重要组成部分,多水下航行器协同作战可提升整个系统的作业效率与鲁棒性。针对水下航行器领航者-跟随者编队控制中跟随者获取领航者信息的方式,提出了基于水下目标定位方法的领航者-跟随者编队控制框架,设计了基于李雅普诺夫方法的编队控制器,证明闭环系统的一致渐进稳定。最后通过仿真案例佐证了本文的理论成果。     

潜伏式无人水下航行器概念设计

对潜伏式无人水下航行器进行了概念设计,介绍了本航行器的组成部分。在此基础上,详细设计了潜伏控制段,并设计了两种潜伏控制方式——液压支撑式和锚链式。对这两种潜伏方式的潜伏工作过程分别进行了描述、设计了两种潜伏控制段的组成部分并介绍了各部分的作用,在此基础上,设计了各组成部分的参数。最后,对这两种潜伏控制段进行了比较,并选择了锚链式潜伏控制结构。     

基于SINS/GPS组合导航的AUV半实物仿真系统设计(英文)

为了满足水下航行远航程和长时间的要求,远航程自主水下航行器(AUV)采用的是以SINS导航为主、卫星导航定期修正的方式,以提高导航的精度和可靠性.设计一种采用GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机、惯性测量器件(IMU)和实时仿真计算机构成的采用SINS/GPS组合导航方式的AUV导航半实物仿真系统,并对该系统的硬件接口设计、算法和软件开发进行了论述.所开发的系统通过外部的线运动补偿实现了惯性导航系统的完整计算,通过时间同步策略解决了各导航子系统的并行同步问题.部分仿真试验的结果表明,所设计的半实物仿真系统方案可行,可用于更高置信度的AUV组合导航仿真实验.     

水下缩比航行体热尾流的红外探测实验

根据缩比模型,建立缩比红外成像实验测试系统,对水下航行体的体积、航行深度、运动速度、尾流排放等进行缩比设计,设计多种实验工况,可实现缩比目标模型红外尾流的静态和动态测试。一方面明确红外尾流的可探测性,另一方面掌握红外尾流可探测性的影响因素以及红外尾流的变化规律,为下一步工作奠定基础。缩比实验结果表明,利用区域灰度均值和均方差的起伏变化可有效探测水下航行体水面尾迹。     

151-3/4大型计算机系统的可靠性分析

本文对151-3/4大型计算机系统的可靠性进行了一个较全面的分析。从系统、部件、元器件可靠性指标的确定,计算公式的推导,可靠性设计、计算与予分配以及各种实验和生产质量控制等环节都作了较详细地论述。     

基于ARM+FPGA的永磁无刷直流电机控制智能方法

永磁无刷直流电机具有效率高、易维护等特点，目前广泛应用于电动汽车、航空、船舶等行业。由于该种电机存在着转矩波动大等不足，为提升其控制性能，从控制平台改进与控制算法优化两个方向开展研究。首先，研究并设计了基于ARM+FPGA的电机控制硬件平台，使用AXI高速数据交互协议，解决了传统电机控制平台中延时较大、算法能力有限的问题；然后，使用基于径向基神经网络的磁场定向控制智能算法实现了对电机的精确控制；最后，通过仿真和实验与磁场定向控制方案进行了对比，结果表明：采用基于ARM+FPGA的永磁无刷直流电机控制智能方法，其调节时间平均缩短了3.22 ms,超调量平均降低了4.35%,提高了BLDC控制精度和运行性能。     

USB的通信控制仿真单体硬件设计与实现

采用模拟训练器进行装备的维修和操作训练已成为部队训练和装备发展的要求.针对C3I系统中的通信控制器,设计开发了半实物的通信控制仿真单体.从硬件组成、工作原理和固件设计三个方面阐述了通信控制仿真单体的硬件设计方案,并通过实验验证了该方案的可行性.USB标准接口的成功运用使单体电路板具有了很强的便携性和可扩展性,为其他单体的开发打下了良好的基础.