仿生波动鳍的试验研究

波动鳍是某些MPF鱼类的重要推进器,它通过在水中的波动来产生推进和机动所需的操控力和操控力矩.通过观察可知,波动鳍具有非常优秀的低速稳定和机动性能,可作为传统水下推进器的一种有益补充.该文从波动鳍的推进机理出发,设计了一种仿生波动鳍试验装置,该装置采用"鳍条-柔性蹼"结构,由9根鳍条组成,且每根鳍条均由一个舵机进行独立控制.针对载体推进速度与仿生波动鳍的波频、波幅、波长和波传播方向的关系开展了水池试验研究.试验结果表明,通过对仿生波动鳍的波动进行控制,能够使载体实现灵活的正逆向推进,且不同的波动参数对推进速度和推进效率有较大影响.

单柔性长鳍波动仿生推进器的设计与实现

单柔性长鳍波动仿生推进器是一种模拟鱼类"尼罗河魔鬼"的长背鳍波动推进方式而设计的新型水下仿生推进装置。本文首先给出了波动仿生推进器的设计目标和总体设计思路,然后对柔性长鳍、机械结构、控制系统、致动器等进行了详细设计。最后,对系统进行了机械可靠性和密封性测试、电气联调、以及水池试验,并给出了相关的试验结果。研究结果表明系统的机械结构和密封特性满足设计要求,控制和传感系统工作稳定可靠。此外,水池试验结果也验证了柔性长鳍波动推进机理研究的相关结论。

柔性长鳍波动仿生推进器的波动控制研究

波动仿生推进器是以"尼罗河魔鬼"为仿生对象设计的新型水下推进装置.它依靠柔性长鳍的波动运动来实现载体的前进、后退、制动等各种机动动作.针对柔性长鳍特有的波动控制问题,本文分析了柔性长鳍的运动模型,并设计了一种分布式控制系统结构.在此基础上,提出了一种具有一定自适应能力的模糊协调控制系统.它将模糊控制器和自适应单元相结合,解决了不确定环境下柔性长鳍的波动控制问题.水池试验结果表明了控制系统的有效性.

一种低成本分布式控制系统的设计

提出了一种低成本的分布式控制系统的设计思路。系统采用上位机、下位机式结构,并采用技术成熟的单片机AT89C2051作为微控制器。着重分析了该系统单片机控制节点的通信机制以及多电机的同步控制策略。

CAN总线在波动仿生推进器中的应用

波动仿生推进器是一种依据鱼类仿生学原理设计的新型水下推进器。控制器局域网(ControllerAreaNetwork,即CAN总线)是一种能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制的串行通信协议。基于波动仿生推进器内部环境及多电机独立控制结构的特点,采用CAN总线来构建波动仿生推进器内部的通信网络。文章对CAN总线在波动仿生推进器上的应用方案进行了系统阐述,提出了具体的软硬件解决方案,并对其中的一些关键点进行了说明。此外,对波动仿生推进器的波动控制技术,即多电机的协调控制方法也作了相应论述。

柔性长鳍仿生水下推进器测控系统的设计与实现

针对新型柔性长鳍仿生推进器试验装置的控制节点多、实时性强、传感数据量大的要求,设计并实现了基于CAN总线的多层分布式测控系统;对测控系统的分层结构、硬件构成和软件设计进行了详细分析,上层进行推进器运动参数设定和状态信息采集,中层通过CAN总线对分布在推进器各个仿生关节的一组控制节点进行实时控制,底层每个仿生关节采用伺服电机和单片机构成相互独立的控制节点;该系统已经投入使用,试验过程表明,该系统具有数据采集速率高、控制实时性强、操作简便等特点,完全满足仿生推进器试验装置的测控需求。

激光射束驱动的关键技术及应用前景

激光射束驱动是一种利用"无线能量传输"原理,将高能激光射束转换为电能,从而为空中飞行器提供电力供应,使其无需自带燃料即可实现长航时持续飞行的先进技术。目前,该项技术已完成户外飞行试验,验证了其良好的工作性能。本文对激光射束驱动的基本原理以及涉及的关键技术进行分析,并提出激光射束驱动技术的可能应用方向,为激光射束驱动技术的实际应用提供参考。

能量输运型激光系统光束质量评价参数浅析

当能量输运型激光系统输送的激光作用于能量和功率敏感型目标时,更强调目标上所关心区域内激光到靶的空间绝对强度。现有光束质量评价参数体现的是激光到靶功率(能量)的相对空间分布特性,无法有效体现激光到靶功率(能量)的绝对分布特性。以84%能量环围比的实心光束理想衍射角为基础,统一了不同遮拦比环形束相对光束质量β的评价标准。在此基础上,计算了激光到靶功率(能量)密度,建立了体现能量输运型激光系统绝对强度空间分布特性的评价参数——辐射强度。该参数携带了激光系统内部的全部信息,满足能量输运型激光系统的实际应用,能有效评估激光输运型激光系统的综合性能。

国外新型电驱动高能激光技术现状与发展趋势

主要讨论了国外平面波导激光器、固体薄片激光器、浸入式液冷固体激光器、碱金属蒸汽激光器、相干合成光纤激光器等新型电驱动高能激光光源的技术发展现状、关键技术以及未来作为激光武器应用的潜力。它们至少在原理上可以解决当前高能固体激光或光纤激光面临的一些难题,但因为某些缺点或者面临一些待解决技术问题,使其输出功率、光束质量或体积、重量等指标暂时达不到典型高能固体激光或光纤激光的水平。详细讨论了这些新型电驱动高能激光的优缺点,并对其技术发展前景进行初步分析判断。

基于增强学习控制器的仿生水下机器人姿态镇定研究

仿生水下机器人是水下机器人领域的一个重要研究方向;利用增强学习控制器对仿生水下机器人的姿态镇定问题进行了研究;增强学习控制器主要由回报函数、学习样本数据库、神经网络、动作选择以及Q学习算法等模块构成,可通过直接与环境交互生成最优动作选择策略;镇定仿生水下机器人的偏航角姿态镇定的仿真试验表明,增强学习控制器在偏航角姿态镇定方面的性能较为理想;学习样本数据库的引入显著提升了增强学习控制器的姿态镇定性能;学习样本数据库的容量对学习性能存在较大影响。

水面无人作战系统技术发展与作战应用

水面无人作战系统作为海军新概念武器系统,对于增强海军部队的作战能力及提高作战效能具有重要意义。选取美国"斯巴达侦察兵"、"反潜战持续跟踪无人艇(ACTUV)"、"无人水面和水下航行器Submaran S10"、"通用水面无人艇(CUSV)"和以色列"保护者"、"银枪鱼"为典型代表,分析了国外水面无人作战系统的研究和应用现状。在此基础上,探讨了水面无人作战系统的"岸基"和"舰载"两条技术发展路线,分析了水面无人作战系统的技术发展趋势及其潜在作战应用领域,并从作战应用角度提出了快速部署与回收、海上应用安全、目标精确识别、自主规划与指挥控制、互操作性以及环境适应性与故障响应等水面无人作战系统部署应用需重点解决的问题。为国内海军水面无人作战系统的建立与发展提供借鉴。

高功率板条激光技术现状与发展趋势

作为非常典型的高功率固体激光器,"之"字光路板条激光在过去二十年取得了重要的进展,相继发展提出了高平均功率面泵浦板条放大器、多段掺杂板条、高亮度泵浦Yb:YAG板条等新技术。文章对板条激光的技术发展历程进行了回顾、分析和评述,包括它的设计原则、传输功率放大规律以及为了优化性能而产生的各种改进方法。在对板条激光功率定标能力进行一般性讨论基础上,针对性地分析讨论了提高输出功率和改善光束质量的的技术发展趋势,预期高平均功率板条激光技术未来还有相当大的发展空间。

激光武器致盲光电传感器能力分析

激光武器是一种定向能武器,能够作为光电对抗的主要进攻性手段之一。分析了激光对光电传感器的致盲基本原理,考虑真空衍射、大气湍流、热晕以及跟踪抖动等影响强激光大气传输的因素,以及光电传感器光学增益,提出了激光武器致盲光电传感器的数学模型,并通过仿真分析给出了不同场景下激光武器致盲光电传感器的作战效能。

仿生水下机器人的增强学习姿态镇定

针对一类双波动鳍仿生水下机器人的姿态镇定问题,提出一种基于增强学习的自适应PID控制方法.对增强学习自适应PID控制器进行了具体设计,包括PD控制律和基于增强学习的参数自适应方法.基于实际模型参数对偏航角镇定问题进行了仿真试验.结果表明,经过较小次数的学习控制后,仿生水下机器人的偏航角镇定性能得到明显改善,而且能够在短时间内对一般性扰动进行抑制,表现出了较好的适应性.