仿螳螂虾机器人目标跟随闭环控制

针对高效开展水下目标跟随任务,提出一种仿螳螂虾机器人目标跟随闭环控制系统。首先以螳螂虾为仿生对象,完成了多腹足耦合运动的仿螳螂虾机器人结构与硬件系统设计。其次为验证控制系统的有效性,展开了一系列水下实验,其中包括对静态目标和动态目标的识别跟随。最终实验结果表明,该仿螳螂虾机器人可以在2 m×1 m×1 m的狭窄水池中完成多角度的转向以及灵活的速度调节,能够在与目标物运动方向夹角为55°时完成目标跟随任务,最小跟随转向半径可达0.48 m。这不仅证明了基于仿生闭环中枢模式发生器的仿螳螂虾机器人能够有效完成特定目标的跟随任务,还为水下机器人的实际应用提供了新的思路。     

水下精确制导武器对抗技术发展现状与趋势

在简要介绍鱼雷水下精确制导技术特性及其对抗技术体系的基础上,重点分析潜用对抗技术的现状,目前具备综合目标模拟和智能对抗能力的自航式诱饵诱骗技术已初步形成"远近结合、软硬杀伤、声磁兼备"的技术格局,未来还将实现"水下水面"通用,经典型组合对抗技术试验验证,其技术成熟、可靠。最后还对对抗技术未来发展趋势进行了展望。     

水下航行器轴向运动的初始修正自适应反演控制方法

研究水下航行器在复杂水下环境中轴向运动的轨迹跟踪问题,当航行器质量及初始误差均较大时,根据传统自适应反演控制方法设计的控制器需要航行器动力系统提供较大的推力,甚至超过动力系统的最大输出。提出初始修正自适应反演控制方法对此予以改进,该方法将原来对参考信号的跟踪转换为对修正参考信号的跟踪,并采用自适应方法估计航行器的质量和未知扰动等未知参数,可以获得较好的轨迹跟踪性能且不需较大的推力。仿真结果验证了所提初始修正自适应反演控制方法的有效性。     

能量均衡的围捕任务分配方法

随着水下机器人反围捕策略研究的不断深入,水下机器人围捕变得越来越困难。为此构建一种多层环状伏击围捕模型并设计了基于围捕任务的任务分配方法,使得水下机器人能够充分利用自身的特点更好地完成任务。同时,考虑在围捕过程中随时间推移,系统内能量会出现消耗不均的现象,据此提出一种能量均衡方法平衡系统能量的消耗。实验证明所提出的基于多层环状围捕模型的能量均衡策略任务分配方法能有效提高围捕成功率,延长系统寿命。     

弧形体挠性接管声学传递损失计算与分析

为提高弧形体挠性接管的声衰减能力,首先分析了管壁橡胶的粘弹性对其内部介质声速的影响;然后,基于一维声传播理论,推导了弧形体挠性接管的传递损失理论模型,并将理论计算值与有限元分析结果进行了对比;最后,利用弧形体挠性接管传递损失理论公式,分析了弧形体挠性接管结构参数对其传递损失的影响。研究结果表明:弧形体挠性接管内声速随频率增高而递增,以其中心频率为分界点,传递损失曲线分别向低频方向和高频方向移动;弧形体挠性接管传递损失的理论计算与有限元仿真结果在中低频率范围内吻合良好;减小弧形管的壁厚可使其传递损失曲线向低频移动;减小弧形曲率半径能够增大弧形管的传递损失;增加弧形管的长度,可以增加弧形管的传递损失,同时使其传递损失曲线向低频移动。     

尾空泡对水下航行体流体阻尼力影响数值研究

针对航行体尾空泡对流体阻尼力影响问题,结合动坐标系技术和空泡多相流数值模拟方法,通过求解雷诺平均的NS方程组,进行了阻尼力计算研究。通过与试验数据对比,表明该方法具有较好的精度。数值计算研究表明,尾空泡会削弱航行体尾部压力的不对称性,使航行体尾部流体阻尼力减小。当尾空泡增加到一定尺寸时,流体阻尼力减小幅度逐渐趋缓,同时尾空泡也改变了流体阻尼力随攻角的变化趋势。研究充分表明了航行体流体力设计中考虑尾空泡影响的必要性。     

尾空泡对水下航行体流体阻尼力影响数值计算分析

针对航行体尾空泡对流体阻尼力影响的问题,结合动坐标系技术和空泡多相流数值模拟方法,通过求解雷诺平均的纳维-斯托克斯方程组,进行阻尼力计算研究。试验数据对比结果表明,该方法具有较好的精度。数值计算研究表明,尾空泡会削弱航行体尾部压力的不对称性,使航行体尾部流体阻尼力减小。当尾空泡增加到一定尺寸时,流体阻尼力减小的幅度逐渐趋缓,同时尾空泡也改变了流体阻尼力随攻角的变化趋势。研究充分表明了航行体流体力设计中考虑尾空泡影响的必要性。     

水下特种运载器水下回收方式

回收问题是水下特种运载器研究的关键问题之一。目前,回收水下特种运载器主要通过水面回收和水下回收两种途径,针对水下特种运载器水下回收途径,研究了利用鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、水下驮带回收、水下专用对接器回收等几种水下回收方式的概念、原理和实现途径,并对比分析了上述几种回收方式各自的优势及缺点。     

SS-IUKF算法及其在成像声纳组合导航中的应用

利用成像声纳对海底进行探测时需要高精度的导航信息。针对导航高维滤波问题,文中在球面单形sigma点变换的基础上,将其与迭代UKF相结合,提出了球面单形迭代无迹卡尔曼滤波(SS-IUKF)算法,并应用于捷联惯性导航系统(SINS)/多普勒流速剖面仪(ADCP)组合导航系统。仿真结果表明,SS-IUKF算法相比UKF、SR-UKF、EKF算法提高了滤波精度和计算速度,具有一定的工程应用价值。     

机载多智能体任务系统研究

依据云架构背景下战斗机任务系统的作战需求,结合人工智能技术在航空领域的应用研究,提出了机载多智能体任务系统的概念。分析了任务系统的任务架构和功能架构,研究了多智能体任务系统的运行原理和基于OODA的并行任务管理机制,为战斗机智能化任务系统总体设计提供了参考思路,并可进一步推广至无人机领域。