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潜艇航行训练模拟器仿真建模技术及参数辨识研究
| 论文题名： | 潜艇航行训练模拟器仿真建模技术及参数辨识研究 |
| 关键词： | 潜水艇;航行训练模拟器;仿真建模;参数辨识 |
| 摘要： | 由于利用模拟器进行训练能够更快更准确地训练操舵手，并能够缩减大量开支，因此得到了我国各种行业的广泛支持和应用，特别是军事部门能够利用模拟器反复操练士兵。潜艇航行训练模拟器为潜艇操纵人员提供了逼真的操纵仿真平台，能够开展各种相应的潜艇操纵训练。为了能够更好地训练海军，航行训练模拟器运动模型的准确性和实用性至关重要，考虑到目前通用的仿真模型参数众多、解算复杂及与实航数据存在误差等问题，本文在保证仿真质量的前提下，提出一种利用敏感性简化模型的方案，并对参数进行优化处理，完善了对潜艇操纵人员的日常训练工作，保证他们能够熟练地完成常规的操纵。 本文首先给出了通用的格特勒经典模型，并基于常规的假设和化简，给出常用的仿真和控制简化模型，另外，推导了通用的解算空间六自由度方程的模型，为后续的模型简化及参数优化的仿真工作奠定了基础。 然后，在潜艇水动力系数敏感性指数基础上，提出了零值敏感性指数这一概念，测定并分析系数的零值敏感性指数，导出一般简化模型，并与基于机理简化的仿真模型、控制模型进行操纵性试验仿真对比。另外进一步研究了不同的转舵角、转舵速率及航速等工况下，水动力系数对潜艇运动状态的影响变化规律，分析该规律得到不同条件下的简化模型。 最后，因为模拟器的仿真结果与实艇数据存在差异，提出利用人工蜂群算法辨识潜器参数，导出了训练模型。选择对应的操纵性试验和操纵指标，采用实艇操纵数据与简化模型仿真数据之间的偏差作为水动力系数辨识问题的数学表述，并确定了代价函数的表达式、欲辨识参数的个数和范围等，分别利用标准的人工蜂群算法和改进的算法得到辨识后的参数。 针对潜器模型简化和参数辨识的研究问题，本文提出的方案通俗易懂，操作简单，并且具有较强的通用性，所有类似的模型都可以运用该方法实现化简或者辨识的目的。该方案的提出增加了模拟器的可用性和实用性，并节省了大量的计算机等资源，提高士兵的操练水准，具有实际的意义。 |
| 作者： | 李素明 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 周卫东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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