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。     

舰船定向航行计算机最优控制

本文针对舰船定向航行实际情况,应用现代控制理论和计算机技术,建立了定向航行问题的数学模型,推导了最优控制律及便于计算的离散化形式,选择和设计了计算机硬件与软件,并根据某艇海上实船试验数据,进行了混合仿真实验。实验结果表明:控制规律的推导与计算机软件硬件的设计是正确可行的。     

“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;     

基于纯方位理论的运动舰船长度测量方法

获得运动舰船的船体长度对于航海避碰和目标识别具有重要的参考价值。然而,由于诸多因素的限制,现有视觉技术难以精确测量。为此,引入了纯方位目标运动分析理论结合双目视觉技术实现对运动舰船长度的测量。首先就所研究问题建立运动模型,推导了基于目标舰船方位、距离参数的舰船长度测量方法,针对该方法测量误差大的问题提出了基于航向、距离、方位的舰船长度测量方法。目标航向无法直接获取,为此引入基于纯方位理论的目标航向视觉估计方法,并进行了仿真验证。最后对两种舰船长度测量模型的误差进行了仿真比较分析,结果表明采用本文提出的"距离航向"法,当观测点位于目标舰船正横左右范围内时误差可以控制在10%内,"方位距离"法误差更小,适用的舷角范围更大。     

舰船的舵

什么是鸵?它的作用是什么?舰船在航行时,需要按驾驶人员的意图,在适当的时候保持或改变舰船的运动方向,舵就是完成这一功能的基本工具。舵设备的基本作用,一是保持舰船的航向稳定性,也就是使舰船在有风、洋流、海浪作用时,仍然能按预定方向航行;二是使舰船回转,也就是改变舰船的运动方向。船舵是舵设备中最基本     

敞开式消磁站实际测量点座标的确定

敞开式消磁站,或检测站(以下简称敞站),在水下布设若干探头,舰船从其上方航行通过时可测得舰船磁场。早期的敞站,用多台笔式记录仪记录磁场曲线。近年来,敞站开始应用电子计算机,采用周期性的逐点扫描方法取得平面上多点磁场测量数据,并直接送至电子计算机进行分析处理。如何确定实测磁场值所对应的测量点的座标(简称测量点座标),向为一难题。早期的敞站,认为舰船系以理想航向,理想航迹通过探头阵列上方,实际上这当然是不可能的。一般地说,舰船通过时,航偏、角偏、漂移等情况总是存在的。因此,根据舰船的实际航行情况确定测量点的座标就成了敞站的一个     

基于模糊理论的舰船航迹控制器

着重介绍如何从航向控制的模糊规则扩展到航迹控制的模糊规则 ,并应用此模糊控制规则实现对舰船航迹的控制 .仿真表明 ,在此模糊控制器的控制下 ,船舶转向动态性能、航迹保持精度、抗干扰性能以及船舶参数发生变化时的鲁棒性均明显优于 PID控制器     

基于ANSYS的舰船武器装备基准变化分析方法

舰船武器装备基准在外界环境作用下产生变化,从而影响武器系统的打击精度。应用ANSYS平台建立舰船有限元模型,利用三维波浪载荷的计算方法模拟航行条件下的波浪力,研究了舰船甲板面武器装备基准在两种极限海况下的变化情况,发现针对此类舰船横摇使武器装备基准产生较大的变化,并且靠近尾部和两舷位置处装备的基准变化较为显著。仿真结果表明：当舰船在风浪中航行使用武器系统时,应尽量采取顶浪航行,减少舰船横摇对武器系统基准的影响。     

自整角机轴角智能采集电路的研制

设计研制了一种新的自整角机轴角智能采集接口电路．该电路应用于舰船自动航行系统,实现罗经、计程仪的航向、航速模数转换．它具有精度高、可靠性好、使用方便等一系列优点．     

自主水下航行器的自适应反演变结构控制器设计

由于水下航行器是高度耦合、复杂的多输入多输出不确定性非线性系统。对水下航行器进行精确作业时的运动控制一直是其实用化过程中困扰人们的问题。将自适应反演控制技术和变结构控制策略相结合,提出了一种基于反演技术的自适应变结构控制器设计方法,实现AUV水平侧移和航向控制,并利用自主水下航行器模型进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制方法对模型不确定性和不确定环境干扰表现出良好的鲁棒性和自适应性。     

带角度控制的有限时间收敛导引律设计

多枚反舰导弹同时对目标实施饱和攻击时,不仅需要反舰导弹能够满足零脱靶量,还要求反舰导弹能从期望的入射角度对目标实施攻击,或者战斗部以特定的命中角度侵入舰艇目标,以期获得最好的打击效果。基于航向平面内的导弹与目标之间的二维相对运动模型,应用有限时间稳定性理论,提出了反舰导弹的末制导系统有限时间收敛的充分条件,并根据这个充分条件设计了一种带角度控制的有限时间收敛导引律。仿真结果证明,设计的导引律能够满足脱靶量的同时,实现攻击角度控制。     

模型参考自适应电传飞行控制系统纵向控制律设计

针对电传飞行控制系统中被控对象模型参数时变的特点,应用模型参考自适应控制方法设计纵向控制律。论述飞机纵向运动的动力学模型和参考模型的建立,以及基于此参考模型用超稳定性理论设计自适应控制律的方法,并且通过仿真试验进行控制性能验证。仿真结果表明,所设计的控制律可以根据飞行状态的不同自适应的调节控制律,控制性能指标满足飞行品质规范要求,设计方法可行。     

关子舰船涡流磁场的几个问题

由于航行时的摇摆和不断改变航向,使得舰船切割地磁磁力线而产生随时间变化的流过舰体的电流。这个电流所产生的磁场,即是涡流磁场。本文从产生涡流磁场的角度分析了舰船在空间的运动,并着重讨论了舰船转动所产生的涡流场的简化计算问题。参考有关资料,在对薄壁球壳进行实际对比计算的基础上,本文提出了舰船涡流磁场的简化近似计算的设想,用处理稳态场的方法处理涡流场,并对计算途径作了简单分析。     

极区格网导航在大圆航行中的应用

为了克服因极区地理经线快速收敛而产生的惯导系统无法准确定位的难题,对极区格网导航在大圆航行中的应用进行了研究,提出将过大圆顶点的子午线作为格网北的极区格网导航方法,根据格网北进行了航向推算,分别对大圆顶点相对于大圆端点对称的特殊情况以及大圆顶点相对于大圆端点非对称的常规情况进行了航向推算,并分析了航向误差产生的原因。理论分析证明该方法能够为船舶高纬度航行提供准确的位置信息。     

星载SAR对舰船高分辨成像研究

研究了星载SAR对舰船高分辨成像的难度和方法。在星载SAR舰船数据获取模型的基础上,着重分析了舰船航行以及船体在特定海情时三维转动对星载SAR成像的影响,研究了星载SAR舰船数据的ISAR成像方法,并给出成像算法流程,仿真结果验证了该方法的有效性。     

任意航向上的舰船磁场换算

本文提出了用两个主航向上舰船磁场测量数据来换算任意航向上任意深度下的舰船磁场的设想。针对静态磁场,提出了一种新的磁场换算方法即磁荷模型换算法。由于该法的模型更接近于物理模型,故该法建立模型容易,换算所需的测量数据少,换算精度高。对安装消磁系统的舰船其任意航向上的磁场换算,作者采用消磁系统绕组磁场和舰船本身磁场分别计算然后合成的处理方法。实验证明,本文提出的舰船任意航向上的磁场换算方法是可行的,换算精度能够满足工程实用要求。     

舰船航行监控变量的微机产生方法研究

通过建立舰船航行监控变量的数学模型,提出了一种基于微机的产生舰船航行监控变量的实现方法,经过实际运用表明,能有效地监视和实时控制舰船航行．     

反辐射无人机导航路径规划模型研究

反辐射无人机作为近年来受到世界各国广泛关注的新型信息化武器,其导航路径规划研究也成为了反辐射无人机应用研究领域的热点之一。针对反辐射无人机的导航路径规划问题,在对导航路径规划相关概念进行系统阐述的基础上,重点分析了反辐射无人机导航路径规划航向选择和航行剖面选择的影响因素,提出了航向选择和航行剖面选择约束条件。最后,给出了反辐射无人机导航路径规划的航向选择模型和航行剖面选择模型。     

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。     

高超音速飞行器参数不确定性的自适应控制方法

针对高超音速飞行器飞行控制中被控对象模型参数不确定性的特点,应用简单自适应控制方法设计其纵向控制律。论述高超音速飞行器纵向运动的动力学模型和参考模型的建立,以及基于此参考模型用简单自适应理论设计飞行控制律的方法,并且通过数值仿真进行鲁棒性能验证。仿真结果表明,所设计的控制律可以根据参考模型与实际系统输出之差自适应地调节控制增益,对模型参数不确定性具有较好的抑制作用,设计方法可行。