水下航行体控制系统快速原型设计

基于V模式的控制系统开发流程,研究了适用于水下航行体控制系统开发的快速原型仿真系统,进行了控制系统快速原型设计。利用dSPACE、光纤反射内存网、以太网、相应的物理效应仿真硬件和xPC技术建立了拓展性很强的快速原型仿真系统。给出了水下航行体的运动方程组,进行了控制律设计和不同控制参数下的半实物仿真。实践证明,控制系统快速原型技术的发展有力地支持了日益复杂的水下航行体控制器的开发。     

单神经元PID的三轴转台控制系统设计

三轴转台是检测和评价惯性导航与制导系统的主要测试设备,建立了三轴转台控制系统的数学模型和Simulink仿真模型,介绍了单神经元PID控制器的设计方法.仿真结果表明,用单神经元PID设计三轴转台控制系统,具有超调小、响应快、精度高、鲁棒性强等优点.     

水下航行器控制系统半实物仿真

该文提出了一种水下航行器控制系统半实物仿真结构,介绍了仿真数学模型与仿真算法,并给出了水下航行器控制系统半实物仿真实例。实航试验结果表明半实物仿真与水下航行器控制系统实际航行结果基本接近。     

基于Simulink的鱼雷控制系统仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大。该文首先描述了鱼雷动力学和运动学数学模型,给出了鱼雷水下空间运动的控制系统数学模型,详细论述了Simulink的鱼雷控制系统建模方法以及S功能函数的实现方法,并建立了Simulink仿真图形模型,最后给出了鱼雷控制系统的仿真方法,并对仿真结果进行了分析讨论。结果表明,所采用的Simulink与C／C 混合编程仿真方法,能够方便地建立鱼雷等复杂系统的图形模型,具有直观、高效、灵活的特点。     

水下超高速航行器首舵控制系统的设计

水下超高速航行器处于巡航阶段时,由于其大部分表面被超空泡包裹,运动模式不同于常规的全沾湿航行器;为了对超高速水下航行器的定深弹道实施控制,在研究水下超高速航行器运动模型的基础上,对首舵机控制系统的控制率进行了综合,研制了一种新型的深度间接控制的电动首舵机闭环控制系统;详细介绍了功率控制单元的工作原理、硬件设计的关键技术及控制软件设计;地面考核试验证明该控制系统完全满足超高速航行器的姿态控制要求;研究结果可为水下超高速航行器控制系统的设计提供参考。     

控位滑行航行器的运动分析与弹道仿真

控位滑行航行器是一种结构简单、能源的利用率高,同时机动性也较好的新型水下航行器.为了解决控位滑行航行器的运动优化控制,针对控位滑行航行器的滑翔和近水面的控位运动稳定性问题,利用控位和滑翔运动特点,根据动量和动量矩定理建立了航行器空间运动数学模型,通过MATLAB/ Simulink软件模块建立了航行器空间六自由度运动仿真模型,并对滑翔和控位运动弹道进行了仿真,分析总结了航行器在不同运动模式和工况下的稳定性,并对不同参数条件下的航行器稳定性品质和衰减历程进行了对比.结果表明在给定的初始条件下控位滑行航行器是能按照预设轨迹航行,完成航行任务,满足设计要求的.     

基于MATLAB的鱼雷水下弹道仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大,为解决某型鱼雷水下弹道仿真问题,首先根据鱼雷在水下运动特点,建立了鱼雷在水中运动的动力学和运动学模型,并进一步针对某型鱼雷的典型弹道设计了控制方程.应用Matlab软件对该鱼雷的水下弹道进行了仿真,绘制了仿真曲线,仿真结果证明该种仿真方法较好的仿真了鱼雷入水下潜、寻深、蛇行搜索及捕获目标后的追踪过程,较真实的反映了鱼雷在水中运动的情况.通过仿真证明采用MATLAB软件进行弹道仿真具有编程工作量小,程序运行速度快、鲁棒性好等优点.     

滑翔式水下航行器的运动建模与分析

滑翔式水下航行器是一种基于滑翔原理的无外挂推进系统、仅依靠内置执行机构调整重心位置和净浮力来控制其自身运动状态的新型水下自治机器人。它在净浮力的作用下,利用水平翼在有攻角情况下产生的前进动力,在设定的深度范围内进行锯齿形前进。对滑翔式水下航行器进行运动机理分析,建立滑翔式水下航行器运动数学模型,并对滑翔式水下航行器定常运动状态下的运动参数与可控变量的关系进行仿真,利用MATLAB/SIMULINK建立滑翔式水下航行器模型对其运动进行仿真。     

基于ISA总线的无人机三轴仿真转台控制系统的设计

现代飞行控制系统研制过程中，飞行仿真试验是必不可少的重要步骤。三轴仿真转台则是半实物飞行仿真试验系统中最关键的设备，它用来真实复现飞行器在空中飞行时的角运动。目前，现有的三轴仿真转台不满足新型无人机仿真的特殊要求。本文介绍了一种适用于无人机仿真实验的三轴仿真转台控制系统的基本组成、总体设计及关键技术研究。     

三轴气浮转台与空间飞行器姿控半实物仿真

在飞行器控制系统的设计过程中,半实物仿真发挥了重要的作用.尤其是在空间飞行器姿控系统的设计过程中,三轴气浮转台仿真起着很大的考核与验证作用,它有别于传统的三轴转台仿真,飞行器的动力学特性不是通过数学模型,而是由气浮台来模拟,可以更真实地模拟实际飞行试验,达到考核姿控设计方案的目的.该文介绍了一个应用实例,对三轴气浮转台的技术指标,半实物仿真系统的组成、工作原理与实际应用进行了详述.该三轴气浮转台系统已成功应用于某空间飞行器姿控系统半实物仿真试验中.     

基于BP神经网络的三轴转台偏航控制

三轴飞行仿真转台系统作为一种非线性、强耦合系统,难以用精确的数学模型进行描述。文中以三轴飞行转台系统中的回转转台伺服控制系统为研究对象,在分析了回转转台的驱动机构一直流无刷电机的数学模型的基础上,对常规PID控制算法和BP神经网络PID控制算法进行了比较分析。对BP神经网络算法和计算流程进行了简介。同时对阶跃和正弦信号进行MATLAB仿真。仿真结果表明,该方法可以实现有效的控制,并且与传统PID算法相比,具有更好的自适应性和鲁棒性。     

加速度计标定用三轴摇摆台控制系统仿真与试验研究

针对加速度计测量对三轴摇摆台高精度要求,提出一种对其控制进行系统联合仿真的方法,并给出试验结果。在给出摇摆台数学模型的基础上,设计了摇摆台位置—速度—电流反馈的三环控制结构,并给出了利用ADAMS和Matlab协同仿真的控制结构图。仿真和试验结果表明：转台的转矩幅值波动小,位置信号的跟踪性能完全满足指标要求,可以实现加速度计的精确标定。     

基于LabVIEW/Matlab的AUV半实物仿真系统设计

为解决大型自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）实际实验环境搭建的困难,以及AUV控制系统各单元功能测试的需要,设计了一套新的Windows平台下基于LabVIEW/Matlab的AUV半实物仿真系统。该仿真系统基于三维空间的水动力模型,来实时计算AUV的位置和姿态等信息;同时,模仿Phins、GAPS、定高高度计、避障声呐等传感器,和AUV甲板、主控以及运动控制单元进行串行和以太网络通信,实现了AUV的运动仿真,同时也为制定运动控制策略提供相关依据。大量实验表明,该系统模型较合理,软件设计可行,具有灵活的扩展性和伸缩性,在AUV控制系统测试实验中成功应用。     

水下航行器导引仿真系统的三维动画显示

该文利用ＯｐｅｎＧＬ图形库在ＵＮＩＸ环境下实现水下航行器导引规律的３Ｄ动画显示,论述了图形库数据结构、三维几何造型、计算机图形处理和开发软件,给出了水下航行器３Ｄ运动轨迹动画显示的主要源程序及仿真结果,对于复杂物体造型采用简便实用的拓扑点连接法,仿真实验的优良结果表明,水下航行器导引仿真中实现计算呆视化和数据可示化具有很好的直观性和更多的信息量。     

自主水下机器人深海热液羽流追踪仿真环境

提出用自主水下机器人(autonomous underwateer vehicle,AUV)基于仿生行为追踪深海热液羽流,进而快速、精确定位海底热液喷口;并针对AUV追踪深海热液羽流的仿生控制策略研究需要,设计、实现了一个计算机仿真环境.首先介绍了基于AUV的深海热液羽流追踪和该仿真环境的模块化构成,然后给出了仿真环境中的流场和羽流仿真模块所采用的仿真模型及其高效的数值求解算法,和为便于蒙特卡洛仿真而设置的一组随机初始条件和边界条件,以及介绍了控制系统仿真模块采用的一种基于行为的模块化的AUV控制系统体系结构.该仿真环境体现了AUV追踪热液羽流的仿生控制策略研究的问题复杂性因素,包括流场非均匀和非定常,羽流分布不规则、不连续、空间尺度大,羽流轴线弯曲,以及羽流含有浮力上升部分和包含非守恒示踪物质,并且具有较好的可视化效果.同时,该仿真环境具有较高的计算效率,适合于实时仿真和蒙特卡洛仿真研究.分析和演示表明,该仿真环境满足研究需要,为AUV追踪深海热液羽流的仿生控制策略研究提供了有力的支持.     

基于自适应交互多模型算法的传感器故障诊断

在标准的交互多模型算法中,模型切换概率和模型噪声方差都假定为先验信息,但是系统的模型信息一般隐含在当前的量测信息中,因此本文提出一种在线辨识模型切换概率和噪声方差的自适应交互多模型算法,在建立传感器的全局故障和局部故障模型的基础上,对自主水下航行器多个传感器的局部故障与全局故障进行了诊断.在仿真过程中发现,与一般的多模型自适应估计方法(MMAE)相比,此方法算法简单,能够更加准确可靠地诊断故障.     

三自由度转台系统参数辨识及控制器的设计

为了提高三自由度转台的系统建模及其控制精度,首先根据三自由度转台的特点,用系统辨识的方法辨识系统的参数,建立其数学模型。然后在此基础上,设计了控制器,利用MATLAB对其进行了仿真,得到了很好的仿真效果。最后将控制器应用到实际系统,实验结果表明,设计的控制器能较好的控制转台。     

飞机环境控制系统的仿真研究

以飞机环境控制系统(AECS)为研究对象,建立了系统各主要部件的数学模型,对系统进行丁仿真研究。采用模块化结构的方法,利用Matlab／Simulink建立各部件的仿真模块并构成系统进行仿真研究,对系统在扰动下的动态响应进行了仿真分析。仿真结果表明所建模型具有较高的精度,为研究飞机环境控制系统的动态性能提供了新的实现途径。     

某型航空发动机燃油调节器改型设计研究

航空推进系统仿真技术在发动机预研和型号研制中具有重要的作用。某型现役飞机飞行高度增加,需对其燃油调节器进行改型设计,而关于航空发动机燃油调节仿真的问题,大多数是以传递函数及插值表等形式来描述的,计算量大,物理意义不直观,仿真效果不明显。针对以上不足,在对某型发动机燃油调节器的组成、功能、工作原理进行了详细分析的基础上,以流量连续方程及力平衡方程为基础,结合Adaptive Simpson积分方法,基于AMEsim仿真软件,采用图形化时域仿真建模方式建立了相关部件的数学模型,对其高空工作特性进行了仿真分析。结果表明,保证了发动机的正常工作,为燃油调节器的设计与改进提供了依据。     

基于模糊控制的IPMSM调速系统研究

在分析IPMSM数学模型的基础上,提出了一种新型的IPMSM调速系统模糊控制方法;运用模糊逻辑分析和设计了控制器,建立了仿真模型,并针对不同运行情况对基于模糊控制的IPMSM调速系统进行了仿真分析。仿真结果验证了该模糊控制方法的有效性,实现了IPMSM调速系统的自适应控制,达到了高精度的控制要求。