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2019年  第14卷  第3期

《中国舰船研究》2019年第3期目录
《中国舰船研究》编辑部
2019, 14(3): .
摘要:
[1] 水下爆炸与舰船毁伤研究进展…张阿漫,王诗平,彭玉祥,明付仁,刘云龙(1)[2] 一种优化大型浮动冲击平台输入环境的斜挡板结构设计…冯麟涵,韩璐,杨勇,史少华(14)[3] 甲板模拟器对浮动冲击平台冲击环境的调节数值分析…郭君,杨勇,王美婷,谢浩(21)[4] 潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析…王晓欣,李笑天,马笑辉,杜国伟(31)[5] 水下非接触爆炸舰员抗冲击防护地板设计与试验…周欣,王汝夯,李冰,周健(38)[6] 库仑阻尼在不同刚度抗冲隔离器中的作用分析…温肇东,刘洪权,闫明,张春辉,张磊(44)[7] 饼形破片入水侵彻速度衰减公式的修正…张磊,高松林,李晓彬,李思宇,杜志鹏(51)[8] 泄爆薄板厚度对舱室破坏及舱内载荷影响的数值仿真…赵鹏铎,黄松,尹建平,张磊,黄阳洋,徐豫新(58)[9] 爆炸冲击载荷作用下加筋板的变形吸能特性数值分析…陈鹏宇,段宏,侯海量,焦立启(66)[10] 舰艇抗冲击试验自由场压力传感器布放机构设计分析…高浩鹏(75)[11] JWL状态方程及其等效多方状态方程在内爆炸计算中的应用分析…徐维铮,吴卫国(83)[12] 排水型水面舰船尾板参数优化设计…周芃,傅江妍(92)[13] 潜艇掉深现象的特点与判定方法…黄斌,吕帮俊,彭利坤,常书平(99)[14] 不同堆垛模式下集装箱船风载荷特性研究…乔丹,马宁,顾解忡(105)[15] MPS方法模拟三维圆柱形液舱晃荡问题…田鑫,万德成(116)[16] 基于蒙特卡洛方法的三体船侧体运动响应优化…王硕,宗智(122)[17] 面向海洋传感器供能的船载能量网络参数配置技术…潘孟琦,董理君,李晖,范慧丽,应文(129)[18] 基于改进型软件锁相方法的脉冲性负荷谐波治理…吴骏,顾轩,庞宇,赵凡琪(135)[19] 船舶航向的自适应自调节PID跟踪控制…赵志平,张强(145)[20] 动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法…龙洋,王猛(152)[21] 基于反馈粒子滤波的船舶模型参数辨识…郑涵,俞孟蕻,袁伟(158)[22] 基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制…余亚磊,苏荣彬,冯旭,郭晨(163)[23] 基于模型预测控制的潜艇水平面航迹控制算法…张子昌,林莉,徐雪峰,赵光(172)
抗爆抗冲击专题
水下爆炸与舰船毁伤研究进展
张阿漫, 王诗平, 彭玉祥, 明付仁, 刘云龙
2019, 14(3): 1-13. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01608
摘要:
水下爆炸可对舰船等水中结构造成严重毁伤,严重危及舰船的生命力和作战能力,是学术和工程界研究的难点问题之一。水下爆炸载荷包括冲击波和气泡,其对水中结构造成不同模式的毁伤。长期以来,研究人员在水下爆炸载荷及其对水中结构的毁伤方面均进行了大量的研究工作,取得了巨大进展和重要研究成果。但是由于该问题的难度和复杂性,迄今仍存在许多艰涩的力学难题有待攻克和解决。因此,从理论研究、数值模拟和实验研究等方面综述水下爆炸载荷及其对舰船毁伤的研究进展,并在此基础上提出未来需要进一步展开的研究工作,旨在为水下爆炸与舰船毁伤、水下爆炸威力等相关研究提供参考。
一种优化大型浮动冲击平台输入环境的斜挡板结构设计
冯麟涵, 韩璐, 杨勇, 史少华
2019, 14(3): 14-20. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01229
摘要:
  目的  为了考核在接近实战条件下舰载设备的抗冲击能力,  方法  设计并建造大型浮动冲击平台(LFSP),增加冲击载荷的斜挡板结构,在4种具有不同配重、爆源距离及爆源布深的标准考核工况下,对非标试验系统LFSP提供的冲击环境开展仿真和水下爆炸标定试验。针对试验测量信号的低频成分进行分析及处理,并与仿真结果进行相似性分析。  结果  获得了LFSP在标准工况下所能提供的考核能力,证明斜挡板结构的建立满足规范冲击环境的横垂比要求。  结论  所得结果拓宽了后续的LFSP标定试验范围,有利于对更多的舰载设备进行抗冲击性能试验考核。
甲板模拟器对浮动冲击平台冲击环境的调节数值分析
郭君, 杨勇, 王美婷, 谢浩
2019, 14(3): 21-30. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01253
摘要:
  目的  为研究安装了甲板模拟器的浮动冲击平台(FSP)系统对舰载设备考核的机理,  方法  建立平台—甲板模拟器—设备系统有限元模型和力学模型,并开展数值模拟分析。通过改变甲板模拟器的固有属性,提出以不同的甲板模拟器调节设备考核中的冲击输入,以满足设备冲击试验的要求。  结果  结果表明:当未安装设备时,甲板模拟器上的冲击谱曲线在自身固有频率处出现峰值;而安装设备时,不同的甲板模拟器可实现对冲击谱峰值的控制。  结论  因此,甲板模拟器与设备的相互作用改变了设备安装频率附近范围的冲击谱峰值,可以实现对设备冲击输入的调频作用。
潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析
王晓欣, 李笑天, 马笑辉, 杜国伟
2019, 14(3): 31-37. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01206
摘要:
  目的  设计冲击谱是舰载设备响应谱抗冲击分析的关键输入条件。为了研究大质量舰载设备安装后的谱跌特性,  方法  以潜艇为例,通过对舱段结构的有限元数值模拟,研究舰载设备在不同连接方式下冲击谱随质量及刚度变化的规律,并与目前广泛采用的国军标GJB 1060.1-91给出的冲击设计谱进行对比。  结果  结果表明:对于单自由度系统,在低频段(位移段)和高频段(加速度段),国军标给出的冲击谱更保守;在中频段(速度段),研究得到的响应谱大于国军标给出的响应谱。对于多自由度系统,依据国军标给出的方法忽略模态间的相互作用将导致计算偏于保守。此外,设备与舱段的连接方式对设备响应谱存在明显影响。  结论  研究得到的各种因素对谱跌特性的影响规律,对潜艇大型设备的抗冲击设计具有借鉴意义。
水下非接触爆炸舰员抗冲击防护地板设计与试验
周欣, 王汝夯, 李冰, 周健
2019, 14(3): 38-43, 57. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01352
摘要:
  目的  为有效保护水面舰船舰员免受水下非接触爆炸所引起的冲击损伤,  方法  在分析水面舰船人员冲击环境和安全限值的基础上,提出舰员抗冲击防护地板设计方法,设计一种具有非线性变刚度力学特性的新型抗冲击弹性地板。在模拟舰船典型中、重度冲击环境的冲击台试验中,对抗冲击弹性地板的防护效果进行验证和评估。  结果  结果表明,抗冲击弹性地板可以衰减88%以上的冲击载荷,能有效降低对舰员的冲击损伤程度。  结论  所做研究可为舰船冲击环境恶劣的部位提供有效的舰员抗冲击防护。
库仑阻尼在不同刚度抗冲隔离器中的作用分析
温肇东, 刘洪权, 闫明, 张春辉, 张磊
2019, 14(3): 44-50. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01230
摘要:
  目的  在被动式抗冲隔离器中,刚度与阻尼是降低瞬时冲击、减小振动传递的重要因素,因此选择合适的阻尼形式,考虑与之相适应的刚度成为关键。为此,  方法  基于所建立的库仑阻尼抗冲隔离系统模型,对库仑阻尼与线性弹簧、开关弹簧并联组合的隔离系统进行研究,利用具有指数规律特性的运动微分方程来表达系统模型,以探讨库仑阻尼在冲击隔离系统中的特性,并研究刚度形式及其大小对系统响应的作用规律。  结果  研究结果表明,库仑阻尼可以明显提高系统冲击隔离效率,降低相对位移幅值;在相同冲击环境下,库仑阻尼与开关弹簧组成的系统在抑制峰值、减小残余响应等方面均优于线性系统。  结论  所得结果对库仑阻尼在抗冲隔离的应用有一定的指导意义。
饼形破片入水侵彻速度衰减公式的修正
张磊, 高松林, 李晓彬, 李思宇, 杜志鹏
2019, 14(3): 51-57. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01264
摘要:
  目的  破片是舰船液舱防护的重点对象,开展高速饼形破片入水速度衰减特性研究可为液舱的防护分析和优化提供理论参考。  方法  首先,考虑破片入水过程中阻力系数的变化,引入经验系数ab,改进经典理论公式;然后,采用数值仿真方法模拟破片入水过程,将仿真结果与经典理论公式和改进公式的计算结果进行对比;最后,通过经验系数ab,研究初始速度和长径比对破片侵彻速度衰减规律的影响。  结果  结果显示,与经典公式相比,改进公式更适用于研究饼形破片入水侵彻速度的衰减特性。阻力系数与长径比有关:当长径比小于0.5时,阻力系数受侵彻位移变化的影响较大;当长径比大于0.5时,阻力系数受侵彻位移变化的影响较小,可以把阻力系数看作常数。  结论  利用改进的理论公式可以简单计算液舱对饼形破片的防护效果。
泄爆薄板厚度对舱室破坏及舱内载荷影响的数值仿真
赵鹏铎, 黄松, 尹建平, 张磊, 黄阳洋, 徐豫新
2019, 14(3): 58-65, 82. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01295
摘要:
  目的  为了研究DDG 1000驱逐舰所采用新型舷侧泄爆结构中泄爆薄板厚度对泄爆效果的影响,  方法  首先,通过实验数据验证仿真方法的可靠性;然后,运用有限元分析软件建立泄爆舱室的仿真模型,分析薄板泄爆结构的泄爆原理,研究不同薄板厚度下舱室破坏及舱内载荷的变化情况;最后,通过函数拟合,得到比冲量和挠度随泄爆薄板厚度变化的二次函数模型。  结果  结果表明:舱室的破坏失效最先发生在薄板和舱壁的连接处,并逐渐向舱壁边角扩大,且薄板厚度越小,越容易形成泄爆口;泄爆口的形成表现为薄板整体飞出舱体;泄爆结构的存在对初始冲击波超压的影响不大,但能有效降低舱内的准静态压力和比冲量;造成防护舱壁变形的主要因素是前期的初始冲击波和反射冲击波,而造成防护舱壁最终破坏的主要因素是长时间作用的准静态压力。  结论  研究结果可为舰船舷侧舱室等结构开展泄爆设计提供一定的参考。
爆炸冲击载荷作用下加筋板的变形吸能特性数值分析
陈鹏宇, 段宏, 侯海量, 焦立启
2019, 14(3): 66-74. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01376
摘要:
  目的  为研究加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下的变形吸能特性,  方法  利用有限元分析软件LS-DYNA模拟计算爆炸冲击波对固支加筋板毁伤作用下的变形吸能过程。以单向加筋板为研究对象,分析其变形吸能特性,得到加筋板的整体挠度和板格局部挠度,并利用两者比值来说明板格局部吸能与加筋板整体吸能的比例关系。  结果  结果表明,在爆炸冲击载荷一定的条件下,加筋板的整体变形随着相对刚度的增大而减小;板格局部挠度比值随着加筋板相对刚度的增大而增大;加筋板局部吸能与整体变形吸能的比例也随着其相对刚度的增大而增大。  结论  所提的无量纲相对刚度与挠度比的关系可为舰船抗爆及泄爆结构设计提供参考和思路。
舰艇抗冲击试验自由场压力传感器布放机构设计分析
高浩鹏
2019, 14(3): 75-82. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01223
摘要:
  目的  为解决舰艇在动态抗冲击试验中自由场压力传感器的布放问题,  方法  基于计算多体动力学理论,结合计算流体力学,设计自由场压力传感器布放机构。在布放机构中,布放杆件的设计需考虑截面形状、截面直径等参数的影响,并通过结构动力学数值方法进行强度校核。  结果  结果表明,该布放机构满足试验需求,布放杆件在使用碳纤维材料时易于操作,且将其布放在舰艇舷侧较为安全。当布放杆件截面直径大于35mm时,水流阻力迅速增大。  结论  文中设计、建模、校核及分析方法不失一般性,可应用于其他类似机械结构。
JWL状态方程及其等效多方状态方程在内爆炸计算中的应用分析
徐维铮, 吴卫国
2019, 14(3): 83-91. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01328
摘要:
  目的  为研究JWL状态方程及其等效多方气体状态方程对内爆炸参数的影响规律,  方法  利用自主开发的程序开展舱室内炸药爆炸过程数值计算。首先,探讨JWL状态方程中ω参数及环境气体绝热指数的不同取值对内爆炸参数计算的影响规律;然后,基于JWL状态方程提出确定其等效多方气体状态方程中参数的方法,并通过算例对其可行性及可靠性进行验证。  结果  研究结果表明,ω参数及环境气体绝热指数的增大均可使最终的混合物绝热指数及冲击波峰值增大,并使冲击波到达舱室壁面的初始时间提前;ω参数的增大加快了爆炸初期爆轰产物的膨胀速率,最终使准静态压力峰值增大;而环境气体绝热指数的增大减缓了爆炸初期爆轰产物的膨胀速率,对最终准静态压力峰值影响很小。  结论  该等效方程具有一定的可靠性,研究结果可为抗爆结构设计及毁伤评估提供一定的参考和指导。
总体与性能
排水型水面舰船尾板参数优化设计
周芃, 傅江妍
2019, 14(3): 92-98, 121. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01370
摘要:
  目的  尾板设计一般追求高速减阻,对于同时以巡航和设计航速为优化目标的水面舰船尾板设计,其航速覆盖范围广,需重点对尾板参数的选取予以研究。  方法  采用计及航行姿态的粘性兴波流场数值模拟与模型试验验证相结合的设计方法,开展尾板多工况参数化优化设计。通过多方案数值仿真与阻力、自航模型试验的对比分析,总结得出尾板长度和下反角对于排水型水面舰船巡航和设计航速减阻节能的影响规律,并对CFD数值模拟结果的有效性进行初步的分析验证。  结果  结果表明,通过对尾板参数的优化,巡航航速约可节能3%,设计航速约可节能5%,达到了巡航和最大航速同时实现减阻节能的设计目标。  结论  所做研究可为后续排水型水面舰船尾板参数的优化设计提供理论支撑。
潜艇掉深现象的特点与判定方法
黄斌, 吕帮俊, 彭利坤, 常书平
2019, 14(3): 99-104. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01347
摘要:
  目的  为有效判断潜艇是否存在掉深现象,  方法  建立潜艇水下运动模型,利用实验数据验证模型运动精度;模拟潜艇掉深现象,并进行运动特性分析;提出在不同航速下存在临界静载力的设想,通过计算验证这一设想。研究潜艇掉深的判别方法,提出将深度速率∂H/∂t和纵倾变化率∂θ/∂t作为潜艇出现掉深的判据。  结果  能够快速有效地判断潜艇是否存在掉深危险。  结论  对潜艇安全操纵有一定的参考价值。
不同堆垛模式下集装箱船风载荷特性研究
乔丹, 马宁, 顾解忡
2019, 14(3): 105-115. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01410
摘要:
  目的  针对实海域风浪因素的船舶性能评估与优化技术是船舶能效设计的关键环节,而风载荷是实海域船舶风浪环境载荷的重要组成部分。对大型集装箱船而言,堆垛模式对船舶风载荷特性具有显著影响。为定量研究其影响规律,  方法  针对具有相同集装箱装载量但堆垛模式互有差异的10 000 TEU大型集装箱船模型,开展覆盖多风速、全风向角范围的系列风洞实验,并采用CFD数值计算和藤原敏文经验公式等计算方法进行交叉验证。  结果  分析结果表明,船舶横、纵向受风区域的形状参数对于风载荷特性影响显著,呈流线型或阶梯型布置的常规堆垛模式整体上风载荷特性较好,但具有多个空缺的特殊堆垛模式在艏摇力矩等方面占有一定优势。  结论  研究结果可为实际工程中的集装箱堆垛模式设计和风载荷计算评估提供技术参考。
MPS方法模拟三维圆柱形液舱晃荡问题
田鑫, 万德成
2019, 14(3): 116-121. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01282
摘要:
  目的  为了研究在单自由度横荡激励下,激励频率对液舱晃荡现象的影响,将移动粒子半隐式(MPS)方法应用于水平圆柱形液舱晃荡问题。  方法  基于改进的MPS方法和GPU并行加速技术,课题组将自主开发的无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU应用到三维圆柱形液舱晃荡问题中。首先,进行模型验证,对激励频率为一阶固有频率时的晃荡现象进行模拟。然后,在此基础上进行不同激励频率下的晃荡现象计算,并将激励频率在1.2 Hz的模拟结果与实验结果进行对比。最后,在此基础上模拟不同激励频率下液舱的横荡运动。  结果  结果显示,MPSGPU-SJTU求解器能够较好地模拟圆柱形液舱内的液体晃荡现象,也能较为精确地计算液舱受力;当激励频率在固有频率附近时,晃荡现象十分剧烈,当远离固有频率时,晃荡会迅速变弱,液舱受力也随之迅速减小。  结论  所得模拟结果能够为圆柱形液舱的设计应用提供有效参考。
基于蒙特卡洛方法的三体船侧体运动响应优化
王硕, 宗智
2019, 14(3): 122-128. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01348
摘要:
  目的  为研究三体船侧体布置对三体船运动性能的影响,  方法  基于蒙特卡洛方法和势流理论,提出一种三体船侧体布局对运动性能影响的优化方法,给出多目标的优化模型和计算技术。首先,采用蒙特卡洛方法选取方案,并用AQWA软件(势流理论)计算不同方案的运动响应;然后,通过比较各种方案的横摇、纵摇和升沉运动响应,选取这3个指标均小于原始船型的方案为优化方案。  结果  结果表明:在规则波中,侧体位于主体舯前位置可以减小三体船的运动响应,在不规则波中,可以减小三体船的横摇运动响应;在规则波中,增大侧体与主体之间的横向距离,可以同时减小三体船的横摇和纵摇运动响应。  结论  研究三体船侧体布局对运动的影响时,采用蒙特卡洛方法和势流理论相结合的优化方法可以提高计算效率并保证计算精度。
机电与控制
面向海洋传感器供能的船载能量网络参数配置技术
潘孟琦, 董理君, 李晖, 范慧丽, 应文
2019, 14(3): 129-134, 151. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01324
摘要:
  目的  由于海面传感器的耗能点分散、负荷波动幅度较大且节能降耗的需求迫切,为了优化能量供给模式,提出面向海面传感器的船载能量网络(SEN)。  方法  首先,基于车载能量网络、动态无线充电技术及电动船舶技术,分析SEN模型的可行性;然后,基于海面传感器的特点,建立SEN模型,提出能量传输最大化和能量损失最小化这2个问题,并定义问题模型和约束函数;最后,通过开源模型MaritimeSim选取基础实验数据集。  结果  实验结果表明,通过合理设置参数,SEN能够将海上可再生能量传输至海面传感器节点,从而补充电力网络并增强其电能传输能力。  结论  研究成果可为优化海面传感器的能量供给提供新的设计方法。
基于改进型软件锁相方法的脉冲性负荷谐波治理
吴骏, 顾轩, 庞宇, 赵凡琪
2019, 14(3): 135-144. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01286
摘要:
  目的  脉冲性负荷将为舰船电网注入大量的谐波,为了进行谐波补偿,需在电网电压严重畸变和频率波动的工况下完成有源滤波器的锁相功能。  方法  提出一种包含谐波抑制和自适应电压控制的改进型软件锁相方法,优化设计锁相环的稳定裕度、动态响应及抗干扰性等参数,并开展Matlab仿真分析和硬件验证实验。  结果  仿真结果表明,在非理想电网工况下,该软件锁相环能够输出正确的同步信号;硬件实验结果表明,该锁相方法的有源电力滤波器适用于独立的小型电网。  结论  研究成果可为船舶电网电能质量的有效治理提供参考。
船舶航向的自适应自调节PID跟踪控制
赵志平, 张强
2019, 14(3): 145-151. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01305
摘要:
  目的   针对遭受时变环境扰动且存在参数不确定性的船舶航向非线性控制系统,为满足其航向控制的实时性要求,   方法   结合自适应技术,提出不依赖于模型参数与未知输入的自适应自调节的船舶航向跟踪控制方案,并利用Lyapunov直接方法验证该控制律的有界性。   结果   仿真结果表明,该控制器可以自适应自调节PID的控制增益,不仅继承了传统PID控制器的优点,还对未知时变扰动具有良好的鲁棒性。   结论   研究成果可为船舶航向的跟踪控制设计提供参考。
动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法
龙洋, 王猛
2019, 14(3): 152-157. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01373
摘要:
  目的   在海洋石油开采、湖泊水质监测等领域,为了实现船舶自主定位及自主航行,需对动力定位船舶的航速予以控制。   方法   建立船舶三自由度(3-DOF)运动模型,提出基于模糊解耦控制的船舶定速航行控制算法。针对被控对象的建模误差,分别设计纵荡、横荡和艏摇回路模糊控制器。针对横荡与艏摇回路变量之间的耦合问题,采用前馈补偿解耦环节来消除控制量之间的相互影响。   结果   定速航行控制仿真平台的实验结果表明,该模糊解耦控制算法的动态性能好、稳态精度高,且具有一定的鲁棒性。   结论   研究成果可为船舶定速航行的精确控制提供参考。
基于反馈粒子滤波的船舶模型参数辨识
郑涵, 俞孟蕻, 袁伟
2019, 14(3): 158-162, 178. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01323
摘要:
  目的   近年来,随着船舶朝着大型化、高速化、智能化的方向发展,船舶动力定位技术显得尤为重要。为了在动力定位系统中建立运动数学模型,需要确定模型中各参数的值。   方法   首先,以一艘挖泥船为研究对象,建立船舶运动数学模型,并分离出纵荡运动模型以及横荡与艏摇运动模型;然后,基于系统辨识理论和反馈粒子滤波算法辨识模型中的未知参数,包括2个主推进器和1个侧推进器的推力系数;最后,进行仿真实验,求得待辨识的参数值。   结果   通过与扩展卡尔曼算法的比较,显示反馈粒子滤波算法对参数辨识的效果更好,验证了反馈粒子滤波算法的可靠性。   结论   该方法在船舶动力定位系统中具有良好的应用前景。
基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制
余亚磊, 苏荣彬, 冯旭, 郭晨
2019, 14(3): 163-171. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01377
摘要:
  目的   为了解决无人船由系统建模误差和参数摄动引起的混合不确定项、模型含非零非对角项和控制器输入饱和情况下的路径跟踪问题,   方法   提出基于速变视线导航法(LOS)的反步自适应无人船路径跟踪控制方法。首先引入坐标变换法,把系统模型转变为斜对角形式。把控制系统分为制导子系统和控制子系统,在制导子系统设计速变LOS算法,使纵向速度制导律与横向跟踪误差呈正相关,确保无人船能有效地朝着并保持在期望的路径上;在控制子系统设计反步自适应算法以补偿系统混合不确定项,同时引入辅助系统处理系统控制输入饱和问题。   结果   运用李雅普诺夫稳定性理论证明制导—控制闭环系统一致最终有界稳定。   结论   仿真结果验证了所提出方法的有效性和鲁棒性,对无人船反步自适应路径跟踪控制有一定的参考价值。
基于模型预测控制的潜艇水平面航迹控制算法
张子昌, 林莉, 徐雪峰, 赵光
2019, 14(3): 172-178. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01335
摘要:
  目的   为解决潜艇在水平面运动中的航迹控制问题,   方法   首先建立潜艇的水平面动力学和运动学模型,然后通过视线导航法(LOS)建立潜艇的水平面航迹控制误差模型,将水平面的航迹控制问题转化为跟踪动态的期望艏向角问题,最后针对该问题设计基于状态空间形式的模型预测控制算法。   结果   仿真结果表明,提出的LOS与预测控制算法结合的航迹控制算法能够有效解决潜艇的航迹控制问题,且通过模型预测控制算法可解决潜艇方向舵舵角与舵速受约束的问题。   结论   设计的潜艇航迹控制算法对后续航迹控制系统的开发具有参考意义。