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面向未来高机动水下潜航器对精确运动控制的需求,考虑到现有控制方法所面临的动态跟踪能力差、耦合系统控制精度低等不足,研究基于模型的控制方法。水下潜航器水动力非线性强、建模困难,研究了数据驱动的水下潜航器运动建模方法,可实现对潜航器未来运动的长时精确预报。面向微小型水下潜航器难以安装声学测速及推进器转速测量装置,研究了无声学传感信息下线速度多步预报技术,仅需惯导数据及推进器、舵角控制信号,实现对不同航次线速度长时精确预报。基于该建模方法,研究了水下潜航器 MPC 及基于模型的强化学习运动控制技术,基于仿真平台及无人机实物平台验证了控制方法的有效性。 相似文献
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无人潜航器是水下智能化作战技术的重要突破口，然而目前其自主能力不足，无法支持水下无人自主作战。针对该问题，提出了一种基于有限状态机和行为树的无人潜航器交战行为分层建模方法，面向无人潜航器打击目标任务，设计行为模型框架与交战行为模型。该模型结合了有限状态机和行为树的优点，具有高解耦性、结构精简、易于修改与复用的特点，能够支撑无人航行器交战行为的定制化开发，并进一步根据任务剖面形成任务清单，支持无人航行器智能化作战。 相似文献
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大深度无人潜航器是深渊科研、工程及军事应用领域的重要技术装备。介绍了大深度无人潜航器的国内外研究现状及其应用领域，分析了有待重点突破的总体设计与集成、深海结构与材料、高效能源动力、 高速水下通信、组合定位导航、自主感知与控制等关键技术，并展望了大深度无人潜航器的未来发展趋势。 相似文献
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水下拖曳航行器是被广泛应用的水下监测平台。为掌握水下拖曳航行器的水动力及其拖揽姿态，文章通过CFD仿真分析计算其零攻角下的阻力系数，并通过多刚体-球铰模型建立其运动数学模型，分析不同航速下拖曳系统的总拉力、拖缆长度和航行器位置等的参数变化。研究结果表明：随着船舶航速的变化，拖曳系统各项参数变化的差别很大；在200 m深度时，6 kn航速相比4 kn航速的总拉力增加73%，而所需的拖缆长度仅增加1%。该数学模型可对不同航速下的水下拖曳系统的总拉力和拖缆姿态等做出预测，为拖曳系统设计提供技术支撑。 相似文献
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水面水下无人系统的运动控制、航路规划算法设计和仿真中均需要考虑海流影响,定常海流动力学模型应用最为广泛。该模型基于流体力学原理简化推导得到,缺乏验证试验支撑其可信度和准确度。针对这一问题,设计了一种验证试验。试验中记录海流信息和无人潜航器多个航向的实航试验数据,同时设计具有与实航试验相同海流工况的半实物仿真对比试验。最后将实航数据与半实物仿真试验数据对比,对定常海流动力学模型的准确性进行了评估。 相似文献
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混合驱动自主潜航器融合了自主潜航器机动灵活和水下滑翔机续航能力强的优点,针对自身携带能源有限的问题,对在两种工作模式下如何实现最大航行距离进行了研究.从航行过程中的能源消耗入手,得出航行距离与速度、电子设备功率等的关系,通过理论分析和仿真手段得出最大续航能力的实现方法.在螺旋桨驱动模式下,当以经济航速航行时,可以达到最大航行距离;在浮力驱动模式下,当以最大滑翔效率航行时,水平方向上的滑翔距离最大,并且水平方向上的滑翔距离随着剖面深度的增大而增大,当剖面深度大到一定程度之后,最大滑翔距离趋于恒定.该研究方法可为类似水下航行器电源管理系统的能源分配提供参考,也可为航行器外形的设计和传感器的选型提供理论指导. 相似文献
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随着对水下机器人研究的逐步深入，其运动能力已由早期单纯的平动逐步强化为有多个自由度的空间运动，对其进行动力学研究是进行其它方面能力研究的基础。为研究多自由度水下机器人的运动，对某型八推进器水下机器人进行了动力学方程建模，得出了其在6个自由度上的运动方程，在此基础上，对其进行了运动仿真及性能分析，得到了该型水下机器人在6个自由度上的运动性能。通过仿真计算的结果，可以直观地了解其运动能力。 相似文献
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文中关注水下潜航器导航定位时,电磁波传播途径中能量衰减、惯导系统长航时积累误差以及提高水下潜航器定位精度等问题。基于倒置的超短基线声学基阵,分析声波往返传播时间(RTT)、平面波近似方法和USBL导航解算方法及其坐标转换过程,结合INS误差方程,建立INS/USBL松组合模型。为进一步提高系统精度、动态性能和抗干扰性,考察USBL的原始斜距、斜距差以及声学基阵的空间分布信息,提出基于USBL原始输出信息的INS/USBL紧耦合组合导航方法。通过MATLAB仿真对导航算法进行验证,结果表明两种算法能充分抑制纯惯导误差随时间积累问题,且有效地估计出姿态、速度和位置误差角;其中紧耦合方法状态估计误差最小,导航参数精度相对松组合提高30%以上,对于提高水下载体导航定位精度、海洋探测具有重大意义。 相似文献
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针对自主水下航行器在水下航行中的姿态控制问题,采用经典控制律的数学模型,依据总体参数和流体动力参数,代入到下航行器纵向运动微分方程组中,通过 MATLAB 自编程序运用龙格库塔法求解此微分方程组,并将经典控制方程(算法)引入到微分方程组的求解当中,其仿真分析结果验证和支持了自主水下航行器的湖上试验,为某自主水下航行器项目实航演示样机的研制提供理论支持,具有一定的工程参考价值。 相似文献