潜艇应急上浮六自由度运动及黏性流场数值模拟

为揭示潜艇应急上浮过程中的强非线性运动及水动力作用规律,基于RANS方程及流体体积模型,针对Suboff标模建立了潜艇应急上浮数值预报方法。通过开展不同纵倾攻角及斜航漂角下全附体模型的水动力计算,验证了该计算方法的有效性,确定了其适用范围,进而结合整体动网格技术模拟了潜艇的应急上浮过程,获得了艇体六自由度运动的时历参数及流场细节信息。数值模拟结果表明该方法能够较合理地描述潜艇上浮的运动规律,也证明了该方法在潜艇上浮多自由度运动及水动力性能研究中的潜力和适用性。     

潜艇定深运动的自适应模糊控制研究

针对潜艇定深运动过程中存在非线性、时变参数、复杂干扰的特点,提出了一种基于神经网络的自适应模糊控制器,并采用学习速率自调整的EBP算法对模糊控制器进行了在线调整.仿真结果表明,该控制器能辨别出潜艇的平衡舵角,与常规的PID控制相比,具有抗干扰能力强、响应速度快、精度高等优点.     

具有输入饱和的数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制

针对不确定参数及输入饱和的情况,为数字液压缸位置跟踪控制系统设计了一个非线性控制器和补偿器。首先,建立了数字液压缸位置跟踪系统的非线性模型;然后,构造了一个李雅普诺夫函数及非线性控制器,将非线性控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的求解问题,在此基础上设计了抗饱和补偿器;最后,进行了仿真验证,结果表明:所设计的控制器及抗饱和补偿器使系统具有较好的鲁棒稳定性及动态特性。     

潜艇垂直面波浪力计算与运动仿真

为对潜艇在垂直面波浪力作用下的运动规律进行研究,基于PM谱长峰不规则波,采用Hirom近似公式计算垂直面波浪力。以某典型潜艇为对象,基于潜艇操纵运动线性模型,叠加波浪力,进行了潜艇近水面潜浮运动仿真。分析了不同浪向、波高、初始潜深、航速条件对潜艇潜浮运动响应的影响。进行了波浪干扰下潜艇操舵运动响应仿真,分析了波浪对操舵运动响应的影响。仿真结果能够较为真实地反应潜艇在垂直面波浪力干扰下的运动情况。计算模型与仿真程序系统满足检验的需求。     

液舱晃荡对潜艇系泊系统稳定性的影响

液舱内自由液面的晃荡会影响船艇的稳定性。引入混合系统理论,对液舱晃荡影响下的潜艇系泊系统进行了分析,介绍了判断混合系统稳定性的Lyapunov指数判据。针对一类典型的潜艇系泊方式,建立了晃荡影响下的系泊潜艇横荡运动刚性碰撞模型。基于该模型对系统进行数值仿真,研究了晃荡流体对系泊潜艇稳定性的影响。结果表明,液舱晃荡影响下的潜艇系泊系统具有阶跃特性和强烈的非线性特征,用混合系统可以有效描述系泊系统的连续运动和状态跃变,从而验证了这种方法的可行性。     

基于反馈线性化的EMS型磁浮列车非线性悬浮控制器设计

悬浮系统控制技术是EMS型磁浮列车的关键技术之一。针对悬浮系统的非线性特征,设计了一种非线性悬浮控制器。在合理假设的基础上,建立了EMS型磁浮列车悬浮系统的非线性数学模型;通过反馈线性化将该非线性模型精确线性化,得到等价的线性模型,采用状态反馈的方法设计了非线性控制器。仿真结果表明,该非线性控制器的控制性能明显优于传统的局部近似线性化方法设计的控制器,对间隙干扰和负载干扰具有鲁棒性。     

考虑不确定参数及外部扰动数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制

在考虑不确定参数及外部扰动的情况下为数字液压缸位置跟踪系统设计了一个非线性控制器。首先,建立了数字液压缸位置跟踪系统的非线性模型;然后,构造了一个李雅普诺夫函数及非线性控制器,推导了系统鲁棒稳定的充分条件,由此将非线性控制器的设计问题转化成为线性矩阵不等式的求解问题;最后,进行了仿真及实验验证。结果表明:所设计的控制器对于参数不确定性及外部扰动具有良好的鲁棒稳定性及更好的动态特性。     

基于T-S模型的非线性系统主从控制器设计

针对同时具有输出和输入非线性的系统,通过中间虚拟控制量的设置,转化为两个非线性子系统的串联,从而简化系统结构并解决最终控制量不宜直接获取的问题。针对无人水面艇的航迹和横摇控制,设计了基于反演控制的从控制器,实现了输入非线性中虚拟控制量到舵角的映射,通过T-S模型将输出非线性系统,转化为线性时变系统,并考虑舵机的角度与角速度约束,设计了广义预测主控制器。该方法不仅简化了系统结构,同时仿真结果表明,所设计的主从控制器可以获得较好的控制效果。     

空间飞行器的姿态和扰动抑制控制器设计

针对存在参数不确定性和外部非线性系统干扰的刚性空间飞行器,采用Rodrigue参数描述的飞行器姿态模型,利用自适应控制方法处理了转动惯量矩阵中的参数不确定性;基于输出调节理论,设计了一个动态补偿器来估计外部非线性系统产生的干扰信号,结合Lyapunov稳定性分析方法设计了自适应状态反馈控制器。通过数值仿真可知,空间飞行器系统状态全局渐近稳定,设计的非线性内模可完全估计外部非线性干扰,验证了控制器的有效性和可行性。     

潜艇水下回转运动稳定性分析

水下回转运动是潜艇常用的运动形式之一,属于潜艇转向运动的重要研究内容。回转运动过程中,潜艇受力复杂,容易出现分岔等非线性现象,潜艇运动稳定性变差。运用同伦延拓法、分岔理论和李雅普诺夫运动稳定性理论分析了潜艇水下回转运动稳定性,并通过数值仿真试验验证了分析结果的正确性和分析方法的有效性,为潜艇运动稳定性的研究提供了思路。     

制导火箭弹非线性最优预测姿态的控制器设计

为了提高制导火箭弹的控制效果,基于最优控制理论,提出将非线性预测控制方法应用于火箭弹姿态的控制器设计.根据火箭弹的运动特点,结合弹箭一般运动方程组,给出了尾翼稳定火箭弹姿态动力学模型.以舵偏角为控制变量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律,并设计了姿态控制器.在控制时域一定的条件下,利用6自由度弹道模型仿真分析了控制阶数对制导火箭弹非线性姿态控制器的影响,得到控制阶数对非线性最优预测控制影响的定性规律.仿真结果表明:该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,可基本实现无差控制.     

含运动副间隙舵机执行机构的动态特性研究

为了研究运动副间隙对空间4R机构动态特性的影响,间隙处的接触碰撞模型和摩擦的建立分别采用非线性弹簧阻尼模型和修正的库伦摩擦模型。在Solidworks中建立空间4R机构模型,导入ADAMS中进行动力学仿真分析。对比含间隙和不含间隙时系统动力学仿真结果的异同,分析间隙大小和最佳间隙量对空间4R机构动态特性的影响,为机构的设计提供了重要的参考依据,有利于工程实际应用。     

态势生成中一种非线性运动模型的建立

探讨了在信息融合仿真试验床的态势生成部分,建立飞行实体运动模型的方法;通过保留运动学方程,简化动力学方程的方法,给出了一种常见的机动飞行方式(俯冲爬升类运动)的运动模型的计算公式;并对这种运动模型的非线性和机动性进行了分析和讨论;通过仿真,比较了几种机动目标跟踪算法对该运动模型的跟踪效果,验证了该方法的有效性。     

基于自适应模糊PID的二级倒立摆控制方法

为了提高平面二级倒立摆模型控制过程的动态、静态性能及对控制器参数的自适应整定能力和抗干扰能力,提出一种将PID控制与模糊控制相结合的自适应控制算法.应用拉格朗日方程建立平面二级倒立摆数学模型.根据实际经验确定模糊隶属度函数并建立模糊规则表.通过计算误差和误差变化率设计自适应模糊PID控制器.为设计的控制器建立仿真模型,...     

基于反馈线性化的制导炮弹弹道控制系统设计

为提高制导炮弹的控制性能,研究了一种非线性弹道控制系统设计方法。建立了弹道控制系统模型,针对该模型的非线性、耦合和不确定性问题,利用反馈线性化方法将复杂的非线性系统进行解耦,结合滑模控制原理给出了一种非线性鲁棒控制器设计方法,并应用于制导炮弹的弹道跟踪控制器设计。制导炮弹六自由度仿真表明:该模型和控制器设计方法是可行的,能有效地控制制导炮弹按预期弹道飞行,具有良好的动态跟踪性能,并对气动参数摄动表现出鲁棒性,有利于提高制导炮弹的大空域作战能力。     

燃料电池推进系统仿真及分析

建立了潜艇燃料电池推进系统的数学模型,采用MATLAB/SIMULINK平台建立了燃料电池及推进系统的仿真模型;通过仿真分析,研究了潜艇燃料电池与推进系统之间关系。结果表明,仿真模型具有良好的匹配性,该研究方法可以应用于潜艇燃料电池及推进系统特性仿真、优化设计和控制系统的研究。     

电磁线圈发射装置的非线性动态发射模型及分析

基于电磁场理论,充分考虑外部电路、加速抛体中不同材料非线性、涡流及运动等影响因素,建立了线圈电磁发射装置的非线性动态发射模型,并对单级线圈电磁发射装置动态发射过程进行了仿真,得出了发射线圈电流、加速抛体电磁力、速度和位移的变化规律。该规律的发现为线圈电磁发射装置设计提供了理论依据。     

基于组件技术的分布式潜艇作战仿真系统

提出采用JavaEE/EJB组件技术开发分布式潜艇作战仿真系统,根据潜艇作战机理,建立了分布式潜艇作战仿真模型体系结构,设计了分布式潜艇作战仿真系统的软件架构,分析了系统开发过程中采用的技术协议,并研究了基于组件技术的分布式潜艇作战仿真系统实现方法。     

使用噪声干扰器规避主动声自导鱼雷的潜艇机动分析

针对噪声干扰器广泛应用于潜艇反鱼雷作战,分析了潜艇释放噪声干扰器后的机动原则,建立了仿真所需要的鱼雷声学模型和鱼雷机动模型.通过仿真得到了不同潜艇机动方案时潜艇的生存概率,仿真结果为滞艇使用噪声干扰器规避主动声自导鱼雷攻击的机动决策提供了依据.     

基于干扰观测器的高超飞行器反演多滑模控制

针对高超声速飞行器匹配/非匹配不确定性控制问题,建立了高超声速飞行器纵向运动三角标准型模型。引入非线性干扰观测器,结合反演控制解决非匹配不确定性控制问题的优势,设计了一种基于反演控制的飞行器多滑模控制器。该方法首先利用非线性干扰观测器的逼近特性对系统受到的干扰进行观测,在每一步反演设计中引入滑模控制设计反演多滑模控制器,从而实现系统对控制指令的输出跟踪。仿真结果表明该方法能够较准确地进行干扰观测,保证了系统的稳定性和鲁棒性,具有良好的控制性能。