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高速水下航行体半实物实时仿真系统研究
| 论文题名： | 高速水下航行体半实物实时仿真系统研究 |
| 关键词： | 水下航行体;半实物仿真系统;实时仿真;线性数学模型;超空泡航行体;设计;控制器;减阻技术;仿真软件;参数摄动;系统功能分析;水动力;人机交互界面;确定性;线性化处理;混合灵敏度;动力学理论;语言程序;形态;物理实现 |
| 摘要： | 由于超空泡减阻技术对水下航行体研制的巨大影响和此项技术对未来海战的重要意义，各海军强国纷纷投入巨资研发基于超空泡减阻技术的高速水下航行体。为解决高速水下航行体其开发周期长、试验成本高、风险大、验证困难等问题，采用半实物仿真技术对航行体各个设备进行仿真和调试是十分必要的。 首先，根据高速水下航行体的航行特点，对高速水下航行体半实物仿真系统进行了系统功能分析。设计并构建了高速水下航行体半实物仿真系统。 其次，论文根据现有资料，详细分析了在稳定模式下超空泡的形态，以及在空化器偏角的作用下空泡形态的变化。在此基础上，运用牛顿定律及相关动力学理论对高速水下行体的受力进行了分析。建立了高速水下航行体的非线性数学模型，并依据小扰动原理对数学模型进行了线性化处理。 再次，由于高速水下航行体数学模型的不确定性和航行体受到的外部干扰，应用混合灵敏度方法设计了高速水下航行体的鲁棒H∞定深控制器。分析了干扰和模型的不确定性，将受到的重力看作常值干扰，选择了合理加权函数，建立了超空泡航行体广义对象的数学模型，得到了低阶次的简单易于物理实现的控制器。针对航行体在水动力参数摄动的情况下，对所设计的控制器进行了仿真，仿真结果表明，在具有干扰和水动力参数摄动的情况下，系统的动态性能依然良好。 最后，根据半实物仿真系统的需求，设计完成了半实物仿真系统的仿真软件。仿真软件中，运用Visual C++设计了人机交互界面，完成了数据存储、曲线绘制和通信等功能，利用Fortran语言程序科学计算方面的优势来完成对高速水下航行体数学模型的建立和解算。 |
| 作者： | 马宏男 |
| 专业： | 模式识别与智能系统 |
| 导师： | 孟浩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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