操舵数据记录电路设计与实现

针对船舶运动建模和操舵控制算法研究验证的需要,设计了一种操舵数据记录电路,以获取舰船实际的操舵数据进行操舵控制研究。对操舵数据记录电路进行了分析,通过微处理器电路和存储SD卡电路设计并移植嵌入式文件系统管理记录数据文件,实现了操舵数据的实时记录。试验表明:操舵数据记录电路是可行的,记录的操舵数据是正确的。     

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。     

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 .     

船舶航向非线性系统离散变结构控制

基于非线性模型研究船舶航向自动舵的离散变结构控制设计问题。通过状态反馈精确线性化方法设计了二次型最优滑模面,采用离散趋近律方法求得变结构控制律。研究结果表明,所设计的离散变结构控制器能够快速准确地跟踪设定航向,并对参数摄动和外界风浪干扰具有很强的鲁棒性。     

离散变速趋近律抖振机理及鲁棒性研究

研究基于离散变速趋近律的变结构控制设计问题.利用不等式形式到达条件研究变速趋近律的抖振机理,并对其鲁棒性进行分析.研究结果表明,只要不确定因素有界,即可保证闭环系统的鲁棒稳定性,而通过调整变速趋近律自身参数,可以避免抖振并使系统具有良好的动态品质.将理论成果用于某型船舶航向自动舵的设计,实验结果证实了它的有效性.     

无阀电液伺服操舵装置的单神经元自适应PID控制研究

针对无阀电液伺服操舵装置参数慢时变的非线性控制问题,提出了一种基于单神经元的自适应PID控制方案。该算法以即刻误差评估函数为控制目标,采用最小梯度下降法,推导出单神经元连接权值的自适应调整算法,并使用Matlab/Simulink进行了对比仿真,仿真结果表明:单神经元自适应PID控制算法在提高操舵装置的动态特性以及适应参数变化方面优于常规PID控制算法,对提高操舵装置控制品质具有指导意义。     

船舶操纵模拟器立体视景系统理论、方法和实现的研究

在船舶操纵模拟器中,视景系统的立体显示为场景中物体的空间关系提供重要的视觉信息,并大大地增强了三维场景的真实感。分析了立体显示方法的原理,介绍了多通道立体显示系统所需的设备及环境,提出了基于Vega的船舶操纵模拟器的立体显示视景系统结构框架,阐述了Vega中场景初始化的方法及立体显示参数的设置,并实现了基于Vega的船舶操纵模拟器视景系统的立体显示,提高了船舶操纵模拟器视景系统的逼真度。     

双尾鳍和轴支架对800 t级排水船操纵性影响的模型对比试验研究

针对某一采用双尾鳍形式的800 t级排水船在进行自航模试验时出现操纵性能不能满足设计要求的情形,文中将其尾部的双尾鳍改成轴支架,并在某露天操纵性水池中,对改进后的自航模进行了回转和Z形操纵试验,通过对实验结果进行比较发现合理设计轴支架的大小和安装位置能够较好地改善800 t级排水船的操纵性能,并能够满足给定的船舶操纵性能设计要求。     

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。     

潜艇近水面定深航行时的变结构控制方法研究

用自由递阶的变结构控制（ＶＳＣ）方法研究了在二阶波浪力干扰下,潜艇近水面航行时的定深控制问题,并分析了各控制参数对控制性能的影响。通过与ＰＩＤ控制方法的比较,表明本文设计的变结构控制系统具有较高的控制精度和较强的适应性。     

风作用下缆船拖带非线性系统运动数值模拟

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖点位置匹配的方法,建立了拖船—拖缆—被拖船系统的非线性整体拖带动力学模型.为了考察被拖船航向稳定性与横向稳性的关系以及风载荷作用的影响,被拖船采用水平面四自由度运动方程,并引入了风的作用力和力矩.拖船采用PD控制方法较真实地模拟了拖船航向改变的运动过程.对一个拖船—拖缆—被拖船系统(5 000 t的拖船和3 000 t的被拖船)在时域内进行了风作用下拖带运动的模拟.计算结果表明,风力增大拖带航向稳定性降低,拖带航向稳定是横向稳的必要条件.数值计算结果归纳出判别被拖带船航向稳定性的极坐标图,该极坐标图表明顶风航行较顺风具有较强拖带航向稳定能力,但是拖带航向稳定性区域很小,而顺风和顺斜风拖带比顶斜风具有更大的拖带航向稳定性区域.     

电传动履带车辆转向行驶控制策略仿真研究

以双侧电机独立驱动这一典型电传动方案为研究对象,针对转向行驶控制的难题,提出了基于功率-转速复合调节的转向行驶控制策略,对驾驶员操控信号进行了解析,基于Matlab软件和RecurDyn软件建立了电传动车辆的机电一体联合仿真模型,对车辆典型转向工况进行了仿真试验,验证了转向行驶控制策略的有效性。     

控制力矩陀螺的动态扫描成像卫星姿态控制

针对卫星动态扫描成像任务中的姿态控制问题,建立卫星姿态动力学模型,分析动态扫描成像任务对姿态控制的特殊需求。结合动态扫描成像任务需求提出一种典型的姿态机动方案,对姿态机动过程所需控制力矩进行估计。基于期望力矩和星体实时姿态设计一种俯仰机动控制律,并提出五棱锥构型陀螺群的操纵方案。针对某动态扫描成像任务卫星,对提出的控制律进行数值仿真。仿真结果证明所提方案可以满足卫星动态扫描成像的姿态控制要求。     

舰炮解命中迭代初值确定新方法

针对传统舰炮火控系统解命中迭代方法的不足,通过对舰炮解命中过程的分析,推导出了首次解命中和非首次解命中两种情况下精确预估弹丸飞行时间迭代初值的有效方法,进而建立了相应的舰炮火控系统解命中模型。分别对传统方法和新方法进行了比较仿真试验,试验证明,本方法较传统方法精度高,迭代次数少,计算周期短,可有效地提高舰炮武器系统的快速反应能力。所提出的方法对于提高舰炮武器作战效能具有理论和实际意义。     

分布式水面舰艇编队防潜仿真系统设计

为了实现在攻防对抗条件下水面舰艇编队防潜作战过程的仿真,通过对分布式水面舰艇编队防潜仿真系统功能、组成、仿真流程和仿真模型的研究,提出了分布式水面舰艇编队防潜仿真系统的设计方案。分布式水面舰艇编队防潜仿真系统可用于研究防潜作战战法,验证新型武器系统的作战性能,论证各种反潜武器装备的作战需求。     

采用多种群搜索策略的微粒群算法调整消磁绕组

目前,常用的消磁系统调整方法一般都是针对舰艇磁场进行的,而较少考虑磁场梯度。为改善舰艇的磁隐身性能,应当同时考虑两者的有效衰减,由此确定的电流优化调整问题为多目标优化问题。为解决该问题,首先采用一种基于多种群搜索策略的微粒群算法分别求解两类目标函数的最优值,并将这两类最优值作为目标函数的归一化常数,然后选取一组适当的权重将多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用多种群微粒群算法求解该单目标优化问题。最后,采用一个典型的消磁系统优化调整问题来验证方法的有效性。实验结果表明:该方法不但能够实现舰船磁信号的削减,同时还能有效抑制舰船磁信号的波动。     

双泵源电液舵机线谱噪声控制

采取变频调速控制策略的电液舵机可大幅降低操舵噪声，但系统线谱噪声明显且随工况变化而迁移，衰减难度大。基于此，结合泵源双冗余的电液舵机原理，仅改变原系统控制策略，提出基于辅助泵源合流的压力脉动控制措施。理论分析指出，两泵源转速一致，初始相位角为半个周期可衰减奇数次谐波。设计了主从同步控制策略，配置相应硬件，并应用于实际系统，实测相同操舵工况下可降低基脚结构振动总级3~5 dB，一阶线谱最大可衰减23 dB。     

基于模糊综合评判的舰艇指挥控制效能评估研究

为定量评估舰艇指挥控制效能,在全面考察水面舰艇单舰指挥控制内容和过程的基础上,确立了较为完备的水面舰艇单舰指挥控制效能评价指标体系,建立了基于模糊综合评估的指挥控制效能评估模型,对水面舰艇的指挥控制效能进行了综合的定量分析和计算。该模型能较客观地反映各种主要因素对舰艇指挥控制效能的影响。本文的工作对如何科学、客观地评估舰艇指挥控制效能具有积极意义。     

新型对空虚拟射数学模型

首次建立了某新型火力控制系统对空虚拟射数学模型,不仅解决了偏差量获取的难点,还有效地消除了舰艇运动造成的射击误差。用此模型编制成的火力控制功能软件,可大大提高对空虚拟射的自动化水平和射击精度。     

接近观测最后逼近段最优制导方法

接近观测是一种新兴的天基观测手段,精确地导引飞行器到达目标附近合适的观测点是关键技术之一。针对接近观测最后逼近段制导问题,提出了一种最优末制导方法。在惯性系中建立了相对运动方程,把目标和观测点的相对位置作为终端约束,引入了综合考虑飞行时间与燃料消耗要求的性能指标,从而把接近目标的过程转化为最优控制问题,求解出最优推力方向、发动机工作时间和飞行时间。在此基础上,设计了最优制导方案。仿真分析表明最优末制导方法的精度较高,能够满足抵近观察任务的要求,同时对深空探测、交会对接等任务具有借鉴意义。