总师谈潜艇降噪的手段与意义

在现代海上作战的条件下,潜艇的威力及命运均系于其隐身性能。人民海军从诞生之初就将潜艇作为一种战略性的武器,因而减振降噪始终是潜艇设计研制的重点和难点。就此我们采访了海军工程大学教授、专业技术少将朱石坚,请他为大家一解潜艇降噪的门道。《现代舰船》:请您介绍一下潜艇噪声主要有哪几类?产生这些噪声的原因和部位各是什么?朱石坚:潜艇辐射噪声的主要噪声源有:螺旋桨噪声、水动力噪声、机械噪声。螺旋桨噪声的产生原因是:螺旋桨在水中运转,一方面引起水介质波动而直接辐射噪声,另一方面通过轴系激励艇体而产生水噪声。此外,当螺旋桨旋转时,由于叶片表面局部的静压力下降(有时到负压),产生汽化     

位标器自抗扰控制技术应用研究

目前工程上普遍采用经典PID控制方法对位标器进行控制,其要求响应快、超调小、稳态精度高.但这些性能指标之间是矛盾的,经典控制方法往往采取折中的方案,尤其是死区等非线性因素严重影响位标器系统的性能.提出采用自抗扰控制器对位标器系统的死区进行补偿.仿真结果表明,采用自抗扰控制器的位标器控制系统响应速度快,超调小,对死区有很好的抑制能力.     

潜艇自航发射鱼雷的若干问题

潜艇自航发射鱼雷可以降低发射过程的辐射噪声,有利于提高发射艇的安全性。通过分析自航发射需具备的基本条件、现有533mm口径潜艇鱼雷发射管实现自航发射的可能性、后端补水的自航发射、有动力后端补水的自航发射等几个问题,得出了533mm口径的潜艇鱼雷发射管不可能实现自航发射的结论。另外,对降低潜艇发射鱼雷时的出管速度给鱼雷和发射艇带来的风险作了分析,得出了为保证潜艇发射鱼雷时的安全不能随意降低鱼雷出管速度的结论。     

留田突围：不伤一卒破“铁壁”

1941年11月,八路军115师和山东党政领导机关的3000多人,在不伤一兵一卒、不费一枪一弹的情况下,一晚上连闯三道封锁线,胜利突破了由日本中国派遣军总司令官士细俊六亲自组织5万日军实施的“铁壁合围”。“留田突围”因而被誉为中国现代战史上的经典之战而名垂军史。     

基于实时变量逆矩阵求解的非线性MIMO解耦ADRC控制方法

非线性多输入多输出(MIMO)系统的解耦控制方法在控制理论和控制工程中都具有重要意义.非线性MIMO解耦自抗扰控制(ADRC)可以有效地解决这一问题,但它需要实时求解被测信号变量或高阶矩阵的逆.逆矩阵的求解是首要问题.在非线性MIMO解耦自抗扰控制中,将逆矩阵的求解问题总结为二阶、三阶、非方阵及变量高阶矩阵几类,并逐一给出解决方法.针对被测信号为变量的高阶矩阵,提出了一种基于高斯消元法的LU矩阵分解方法,可实时求解其逆矩阵.利用一个耦合系统的例子来测试这种方法的控制效果.仿真结果表明,采用逆矩阵法解耦的自抗扰控制器信号可以使控制系统快速达到平衡点.提出一种针对变量高阶矩阵的有效求逆方法,该方法既简单又能达到实时控制的效果,同时具有坚实的数学支持,完善了非线性MIMO解耦自抗扰控制的理论和方法,使其成为一种有效的非线性MIMO解耦控制方案.     

箔条干扰下雷达信号自相关检测方法研究

箔条是雷达无源干扰的常用材料,由于目标的雷达回波信号被淹没在箔条云强背景噪声中,雷达难以探测和跟踪目标,提出利用自相关方法检测箔条干扰下目标的雷达回波信号.对箔条云回波噪声进行了数学描述和仿真分析,可以看出箔条噪声是多个随机高斯分布的叠加;介绍了自相关检测箔条干扰下雷达回波信号的基本原理,并用SIMULINK软件对具体实例进行分析,利用接收的回波信号自相关函数反推出信号周期,并利用自相干法把淹没在噪声中的信号提取出来,所提取的信号和原信号具有很高的相似度,该方法对提高雷达抗箔条干扰有重要的研究意义.     

空间光通信粗瞄系统的扰动估计与补偿

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构,通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析,应用了最速跟踪微分器提取速度信号;以二维转台的方位轴为控制对象,在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动,达到内外环双重隔离扰动的目的,提高跟踪精度;之后进行了实验分析。分析结果表明:在加入同样的模拟扰动信号,输入2 Hz,5 Hz和8 Hz的正弦信号时,与比例、微分、积分控制器相比,跟踪误差的标准差约降低50%;验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果;在输入不同频率正弦信号时,自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感,仍能保证较高的跟踪精度。     

自修复飞控系统故障检测与隔离软件系统

介绍了一个自修复飞行控制系统故障检测和隔离实时工程软件系统,该系统按照软件工程规范、采用等价空间法和残差向量的概率信息融合法研制和开发,不仅能对飞行控制系统的突变故障——作动器卡死故障和控制舵面损伤故障进行实时检测和隔离,而且具有良好的用户界面。仿真研究表明该软件系统具有良好的鲁棒性和实时性。     

线型炸药羽状水幕视频分析

为防御高速掠海飞行的反舰巡航导弹对海军舰船的袭击,海军水面战中心(达黑格伦)分部(简称NSWCDD)正致力开发一项有效的防御技术,这项技术采用了一种新型的杀伤武器——水幕,这将为海军舰船提供一种费用低而通用性好的末端防御系统。水幕是由若干水下爆炸物在浅水爆炸后形成的。为支持水幕防御技术的发展并验证其价值,1995年7月进行了鳞片状线形炸药的水下爆炸试验,试验的目的是为了确定连续型和离散型线形炸药在水下爆炸后在空中形成喷射水柱的数量。长30～56英尺装有C-4炸药的连续型线形炸药在水下爆炸后在水面上形成羽状水雾。装有C-4炸药,重10磅,间距8英尺的5到8枚离散型线形炸药在水下依次爆炸后同样可以形成羽状水雾。线形炸药的布放深度和离散型炸药的水平间距应使喷射水柱的数量最大。安置在线形炸药垂直和平行方向的VHS摄像机以每秒30帧的速度拍摄下水幕的形成过程,爆炸试验产生的水幕尺寸可以通过记录在录像带上的数字化图像来确定。本报告提出了这一系列(爆炸)试验中分别由连续和离散型线形炸药的水下爆炸生成的水幕高度和外形测量结果。     

变分自编码器结合聚类算法在空战态势评估问题上的应用

针对传统态势评估方法确定权值的主观性强、处理大数据能力弱、特征提取能力不足等问题,提出基于改进变分自编码器和聚类算法的无监督空战态势评估方法。根据态势变化连续性特点,提出基于时间段的空战态势分类方法,将敌我双方态势划分为四类。在变分自编码器的基础上,提出了VAE-WRBM-MDN特征提取模型,即使用混合密度网络优化变分自编码器的特征提取能力和生成数据的相似度,使用权值不确定限制玻尔兹曼机优化网络的初始权值。将提取的特征分别输入到两种典型的聚类算法中进行聚类,并结合态势函数和实际战场情况修正聚类结果,形成正确的态势分类标准。在实验部分,分别进行了最优参数调整、关键特征提取、聚类以及修正实验。实验结果表明,模型态势分类正确率和运行时间均满足应用需求,实例评估结果与客观态势一致性强,所提方法具有实际应用价值。