摘要：[目的]旨在研究非线性六自由度自主水下航行器(AUV)的轨迹跟踪问题。[方法]为此,设计三维轨迹变前视距离视线(LOS)导引律,利用李雅普诺夫稳定性判据证明此导引律的稳定性,使用设计的自适应S面控制算法对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度进行控制。然后,以REMUS 100 AUV为例,利用Matlab软件分别对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度控制及其空间直线、曲线轨迹跟踪进行仿真,以验证所提导引律的有效性。[结果]结果表明:对于非线性控制而言,相比于传统的S面控制,自适应S面控制可降低控制参数整定的难度,抗干扰能力更强;而且,相比于传统的LOS导引律,所提导引律可使AUV更快地跟踪上参考轨迹。[结论]所设计的轨迹跟踪控制算法能够实现对AUV的三维轨迹跟踪,并改善AUV的操纵性。

摘要：应用分布式光纤测温系统对船舶电力系统进行在线监测时,由于船舶电缆的特殊运行环境,对测温系统的空间分辨率和温度分辨率提出了更高的要求,而在基于拉曼散射双路解调的分布式光纤测温系统中,系统的空间分辨率、温度分辨率、时间分辨率和测温距离相互制约。为设计满足船舶电力系统在线监测需求的测温系统,分析了系统空间分辨率的影响因素,并在此基础上建立了基于光时域反射技术的分布式光纤测温系统的等效模型,分析了不同影响因素之间的主次关系;基于拉曼散射光强度公式推导出了准确性更高的系统温度分辨率影响模型;在此基础上得到了空间分辨率、温度分辨率、时间分辨率和测温距离之间的相互影响公式,为分布式光纤测温系统的性能指标设计提供了参考,在测温距离较短时,通过进一步增大累加次数和减小泵浦光脉宽,可在保证空间分辨率和时间分辨率的条件下提高空间分辨率。搭建实验平台对所提出的方法进行验证,通过调节累加次数和脉冲宽度在500 m的测温距离达到了温度分辨率0.65℃、空间分辨率1 m、时间分辨率1 s的分辨率指标。

摘要：针对潜艇变深运动与定深运动过程中存在模型非线性、强耦合和外界干扰不确定等问题,设计一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反演滑模控制策略.利用NDO观测系统不确定性和外界干扰,通过选取设计参数,使观测误差指数收敛.针对潜艇垂直面控制系统双通道耦合的特点,采用艏舵控制深度,艉舵控制纵倾的策略.在深度和纵倾通道分别引入NDO后,采用反演法设计滑模控制器,基于李亚普诺夫稳定性理论证明闭环系统的全局渐近稳定性,实现对潜艇深度和纵倾的控制.仿真实验验证了该控制策略的有效性.

摘要：通过对“船舶电站自动化”课程在实践与理论方面存在脱节现象,学生学习理论知识后工作中仍无法熟练应用,知行不一的问题的研究,将CDIO培养模式引入课程教学。通过对CDIO培养模式适应性改进,将符合CDIO培养模式的“讲授—系统设计—硬件实现—运行验证”课堂教学方法带入课程,并将科研用实时仿真系统应用于教学,便于学生利用该系统实现低成本装置运行验证,最后还对课程考核方式做出调整。课程改革实现理论与实践经验的接轨,培养了学生自我学习能力、创新思维能力和团队精神。

摘要：[目的]为解决X舵潜艇在不同可用舵面条件下的操舵控制问题,开展X舵潜艇的操舵控制分配器设计。[方法]操舵控制系统采用“主控制器—控制分配器”级联控制结构,主控制器采用已有的成熟算法,将舵角控制分配问题转换为受舵角限幅、舵速限幅约束的加权最小二乘法(WLS)问题进行求解,设计受限控制分配算法,并分别在四舵、三舵、双舵条件下进行定深旋回、潜浮运动仿真,以验证控制分配算法的正确性。[结果]仿真结果表明,在给定的舵机配置条件下,随着操舵面的减少,潜浮性能并无差异,转向性能略有降低,横倾振荡及舵角抖动趋于严重。[结论]所提控制分配算法施舵合理,适用于各种舵机配置情况。

摘要：针对船舶舵鳍联合减摇控制中如何调整控制参数适应外部海况变化的问题,基于最优控制理论,对船舶运动的三自由度模型设计了舵鳍联合减摇最优控制器,重点研究了如何选择性能指标函数的问题,并通过数字仿真得到了权矩阵参数影响控制器减摇性能的规律。

摘要：为提高舰艇舱室及内部设备的抗爆炸冲击能力,应用瞬态分析软件LS-DYNA分析计算包含大型设备的舰艇舱室内部爆炸冲击响应情况。使用弹塑性金属材料本构模型及JWL炸药本构模型建立舱室有限元模型后,使用流固耦合算法首先对舱室内爆炸冲击波的传播情况进行计算分析,然后通过设备基座变形和设备基座冲击加速度2个方面对舱室内设备爆炸冲击响应情况进行比较分析,评估舱壁厚度对设备冲击的影响情况。最后得出相关结论,这些结论对舱室内设备的合理布置以及设备抗冲击结构设计有一定的参考价值。

摘要：为进一步改善超低频频段的通信质量,在传统改进广义旁瓣抵消算法的基础上,提出新的超低频干扰抑制算法——生成式旁瓣抵消算法。该算法将人工智能研究热点之一的生成式对抗网络模型引入广义旁瓣抵消算法中,通过优化设计生成模型的网络结构及相关超参数,有效地解决了原算法存在的期望信号残留问题,为旁瓣抵消通道中的后级滤波算法提供了与主通道相关性更强的干扰参考信息,从而提高了算法对主通道干扰估计的准确性。为了验证优化后生成模型的有效性以及所提算法对不同类别干扰的抑制能力,在实验室环境下搭建实验平台,设计了多组对照实验。实验结果表明:优化后的生成模型具有较好的生成能力、较好的鲁棒性以及相对较低的运算复杂度;相比于传统改进的广义旁瓣抵消算法,所提算法进一步提高了信号带宽内的信干噪比。

摘要：设计了一种能开放展示内部光路结构、各模块信号连接关系且关键点信号便于观测的光纤陀螺实验装置。为了便于学生在课堂上观测不同速率角运动下的萨格奈克效应,设计配套了速率连续可调的小型桌面转台。实践使用表明,通过实验装置能方便有效地将抽象的理论知识与操作实践结合起来,加深了学生对理论知识的学习理解。

摘要：为提升两轮直立车的抗干扰性能,基于动力学原理建立系统数学模型,并设计线性二次型最优控制器。在搭建的直立车平台上,采用MPU6050自带的数据运动处理器(Digital Motion Processing,DMP)直接得到车模倾角。利用Matlab的GUI设计上位机,实时监视直立车的状况并分析其参数。仿真和实验结果表明:该系统具有较强的抗干扰能力和良好的稳定性。