摘要：为了改善水下机器人的控制效果,进行控制器设计研究。设计一个板极模型控制器,并且对Sigmoid型S面控制器和板极模型控制器进行对比研究。在此基础上,提出广义S面控制器。该控制器体现了模糊控制的思想,具有PD控制的简单结构;与模糊控制相比,不仅细化了模糊规则,而且降低了参数调整的复杂度,减少了计算量。将两种方法应用于水下机器人仿真研究和海上实验。仿真及实验结果的分析表明,在同样参数设置情况下,选择收敛性较好的S型非线性函数代替Sigmoid型S面控制器中的Sigmoid函数生成的广义S面控制器具有更好的控制效果。

摘要：为了验证无人潜水器系统的软件逻辑及智能控制系统的硬件体系、数据接口和可靠性,通过对其体系结构中的决策层进行实物仿真,对感知层和行为层进行功能性虚拟仿真来构建半实物仿真平台。详细阐述了该平台的硬件和软件体系结构,对虚拟仿真中的运动仿真、传感器仿真以及实物仿真中智能控制系统的设计做出了说明,进行了自主避障仿真试验和远距离航行仿真试验,该半实物仿真平台对实际海试具有重要的参考价值。

摘要：针对水面无人艇纵向航行问题进行静水拖曳试验.采用有限体积法结合Shear Stress Transpor(SST)湍流模型,应用动网格技术对模型周围绕流场进行了数值模拟,计算裸船体阻力及航行姿态.将数值计算与试验值对比分析,结果表明两者变化趋势相一致,该方法在阻力计算方面具有较好的精度.探讨了重心纵向相对位置对无人艇纵向性能的影响,结果表明,重心位置前移会降低第一阻力峰值,有利于避免"海豚运动",但同时会降低最高航速.

摘要：针对单泵喷水推进型欠驱动无人水面艇（USV）的直线航迹非线性控制系统，设计了一种反步自适应滑模控制器。该系统由无人艇艏摇非线性响应模型和舵机伺服系统组成，运动响应模型考虑了船舶参数的不确定性和外界干扰的随机性特点。利用全局坐标变换将原系统变换为具有下三角特征的非线性系统。基于Backstepping方法和滑模控制理论，提出了一种直线航迹自适应滑模控制律。利用Lyapunov函数，证明该控制律保证了直线航迹控制系统的全局渐近稳定性。仿真结果表明控制器对系统参数摄动和外界干扰不敏感，具有强鲁棒性和自适应性。

摘要：为了模拟深水半潜式钻井平台在复杂海况下的动态响应,对动力定位平台的低频运动与环境载荷进行了数学建模.根据深水钻井平台海上作业的安全等级要求,设计并搭建了DP-3级动力定位实时交互式仿真系统,该交互系统主要包括DP-3级动力定位控制系统与视景仿真系统.给出了DP-3级动力定位控制系统的体系结构.详细阐述了视景仿真系统与DP-3级动力定位控制系统实时交互时的信息流.对981平台在作业工况和待机工况进行了仿真试验,仿真结果表明所设计的交互仿真系统可以实现动力定位的动态模拟,可用于DP-3级动力定位控制系统的软、硬件的构建与调试.

摘要：鱼类能够在水下高速度、低噪音、高效率地游动。鱼类出色的推进性能通过其摆动尾鳍实现。这种摆动尾鳍推进方式已经用在了水下无人航行器上。因此研究摆动尾鳍的水动力性能是非常有意义的。对摆动尾鳍的推进水动力性能进行了详尽的研究。设计、装配了一套仿尾鳍推进系统,并对其进行了相应的水动力试验。在试验中研究了运动参数对摆动尾鳍水动力性能的影响。与此同时,采用基于雷诺平均N-S方程的数值方法对摆动尾鳍的水动力性能进行了研究。在数值计算中采用了k-ωSST湍流模型和有限体积法。数值计算结果和水动力试验结果进行了比较。对尾鳍表面的压力分布和流场中的尾涡结构进行了分析。水动力试验和数值计算都表明摆动尾鳍可以产生推进力和较高的推进效率。

摘要：针对无人艇倾覆自恢复的运动过程进行其受力分析和系统建模。在介绍倾覆自恢复装置的基础上,详细地分析并推导了无人艇在自恢复运动过程中受到的艇体浮力(矩)、气囊浮力(矩)和横摇阻尼力矩,建立了无人艇倾覆自恢复运动的数学模型;并根据该模型设计了无人艇倾覆自恢复运动的仿真软件,最后针对某艇进行了一系列的自恢复运动仿真试验,通过分析该试验结果,探讨了气囊半径和充气速度对无人艇倾覆恢复运动的影响,并得出了满足设计要求的最佳气囊半径和充气速度,该仿真结果亦表明该无人艇倾覆自恢复系统是行之有效的,具有一定的工程实用性。

摘要：实现稳定且精确的轨迹跟踪是水空两栖航行器(HAUV)实现跨介质运动操作的前提。为解决同轴HAUV在面临建模不确定性和外界环境复杂干扰的水空跨介质轨迹跟踪控制问题,一种非线性扰动观测器(NDO)增强的自适应反步控制器(ABSC)被设计出来。对同轴HAUV的介质跨越机理进行分析,充分考虑了如水体、风浪流等带来的附加变量,通过设计光滑的过渡函数建立了连续的动力学模型。在反步控制器(BSC)构成的控制器基础框架上,通过集成NDO来估计难以测量的集总不确定性,并引入自适应算法补偿NDO的观测误差。自适应算法和NDO联合作用,共同提高了系统鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了闭环系统稳定性。仿真结果表明,本文所设计的控制器对未知扰动具有较强抑制能力,能够实现对水-空跨越轨迹的有效跟踪。

摘要：针对一类欠驱动水面船舶的直线航迹跟踪控制问题,考虑运动响应模型的建模误差和外界干扰力等非匹配不确定性影响,基于滑模控制理论和Backstepping法,提出了一种反步自适应滑模控制律.借鉴Backstepping法的设计思想,利用一种改进积分型的滑模控制方法和自适应技术,设计了直线航迹跟踪控制的滑模控制律,并证明该控制律保证了航迹跟踪系统的全局渐进稳定性.最后,仿真对比结果验证了所提出控制器的有效性.

摘要：按照船舶照明规范要求,结合舱室内区域平均照度标准,通过计算舱室整体照明光通量,以功能区域面积作为权重因子分配室内总需光通量,从而得到不同区域匹配的所需光通量,最终根据区域内灯光光通量与灯具布置要求确定灯具功率并完成灯具选型。最后,以DIAlux软件为验证工具,通过输入灯具参数和灯具布局信息进行计算,结果证明,本计算方法能满足照明设计的要求。