水下自航行器外形及水动力性能优化

研究水下自航行器(AUV) 外形及水动力性能优化的问题,为使得AUV具有较小航行阻力的同时拥有较大承载能力,需要不断进行AUV模型重建以及水动力结果分析,人工完成将会耗时很长,Isight多学科优化设计平台搭载常用的优化算法—NSGA-II遗传算法,整合Solidworks、Gambit、Fluent三大集成模块实现数据交换以进行AUV外形的建模、仿真并完成设计过程的自动化和智能的设计探索,确定最佳设计参数;仿真结果表明,最终优化后的AUV不仅减小了航行阻力并且拥有更大的承载能力;因此采用多学科优化软件Isight能够有效提高AUV外形及水动力性能优化的准确性和效率,提升其整体水动力性能。     

采用一致性算法与虚拟结构的多自主水下航行器编队控制

采用一致性算法与虚拟结构法研究了多自主水下航行器(AUV)小尺度编队控制问题.首先针对各自主水下航行器拥有不同虚拟领航者信息(参考信息)的情况,通过对各AUV拥有的不一致参考信息进行一致性协商而达到状态一致.其次,基于虚拟结构思想采用坐标变换将各AUV相对于虚拟领航者的相对位置转换为各自的期望位置,并设计了一种有限时间跟踪控制律以确保各AUV能在有限时间内跟踪上其期望轨迹,从而实现了多AUV的小尺度有限时间编队控制.最后仿真实验验证了控制策略的有效性.     

基于Eclipse的水下航行器制导系统软件集成技术

针对水下航行器制导系统庞大、开发软件众多的特点,研究了基于Eclipse的水下航行器制导系统软件模块集成平台,提出了基于Eclipse平台集成软件模块的开发方案.通过JNI技术,实现任意水下航行器软件模块在Eclipse平台下的集成.根据Eclipse的插件机制,提出了一种优化集成的方法.软件集成平台具有开发界面灵活可...     

混合驱动水下自航行器控制系统设计

将32位ARM微处理器应用于混合驱动水下自航行器的控制系统。首先介绍了混合驱动AUV控制系统的总体体系结构,将CAN总线应用于混合驱动AUV,开发了基于CAN总线的分布式控制系统;简单介绍了以ARM7微处理器LPC2129为主控制芯片的控制系统硬件设计;制定了适用于混合驱动AUV的CAN应用层协议和相应的软件,遵照分层递阶的体系结构设计了控制系统的软件,并采取软硬件相结合的方法解决了控制系统的可靠性问题。联调实验证明该系统性能稳定、工作可靠     

Lurie控制系统的时滞相关绝对稳定性新判据

研究了纵平面内的自主水下航行器(AUV)的跟踪控制问题. 该AUV由一个内部滑动质点及后推进器驱动. 结合滑动质点的运动方程, AUV可视为欠驱动系统. 基于Lyapunov理论及反步控制方法, 提出了一种跟踪控制律以镇定误差动力学并使得位置跟踪误差收敛于零点左右的一个小邻域内. 仿真结果验证了该控制律的有效性.     

一种改进的多AUV协同导航数学模型

自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)代表了未来水下航行器发展的方向,多AUV协同导航系统通过信息的共享,可以获得单AUV导航系统无法具备的优势。分析了多AUV协同导航基本原理和两种网络结构的优缺点,提出了一种新的改进的多AUV协同导航网络结构,并推导出了其运动模型和量测模型,为后续协同导航算法的研究打下了基础。     

自主水下航行器避障的视景仿真实现

为了在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,基于软件平台MuhiGen Creator和Vega,在HP图形工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真平台.提出了一种避碰声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Vol-ume碰撞方式,模拟前视卢纳的功能,并利用Vega的Isectors来仿真避碰声纳发现障碍物的过程.在AUV避障的视景仿真中运用,实现了虚拟环境下自主水下航行器避障.仿真结果表明,视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求.     

基于Simulink的高空空投AUV全弹道仿真系统研究

高空空投AUV（Autonomous Underwater Vehicle,自主水下航行器）是一种基于“高空反潜武器概念”而设计的基高空滑翔与水下自主航行于一体的新型水下航行器,对其全弹道的仿真是其概念设计阶段的重要内容和理论基础。根据高空空投AUV弹道各稳态阶段的运动与环境特点,分别搭建了滑翔、减速与水下阶段六/九自由度仿真模型。仿真了空投AUV在翼面组件升力作用下的自由滑翔弹道和在圆形降落组件作用下的减速弹道。设计了AUV水下偏航与深度控制器,并进行了水下闭环控制仿真,验证了AUV深度与偏航控制下沿指定轨迹航行。仿真结果表明,仿真系统能准确快速地仿真出AUV各运动阶段的弹道、位姿、速度与加速度信息,适用于全弹道组件设计、特性分析与控制器设计与验证。     

基于对象Petri网的AUV水面监控系统建模

针对通常的模型不能同时描述自主式水下航行器(AUV)水面监控系统的静态结构和动态过程,而且在层次化、可扩充性等方面也不能满足建模需求的问题,采用对象Petri网建立了AUV水面监控系统模型.首先对AUV水面监控系统进行了分析,划分了系统对象;然后建立了适用于各个对象的不同工作模式的Petri网模型;最后给出了AUV水面监控系统的对象Petri网模型,并进行了仿真分析,仿真结果与实际过程相符合.仿真结果表明,基于Petri网建立的AUV水面监控系统具有实时性和可靠性,提高了AUV系统的自主能力和可视化能力,以及航行的可靠性和安全性.     

水下无人航行器的研究现状与展望

本文首先介绍了水下无人航行器的研究背景、特点、分类与国内外研究现状。随后,阐述了国内在该领取得的标志性成果,包括几款AUV和ROV产品,其中重点介绍了一款大深度AUV和深海作业型ROV的技术特点与技术难点。接着,对该领域未来的发展趋势进行了展望。最后,对全文进行了小结。