A Study on the Maneuvering Motion of a Low Speed Submersible

In this paper, the maneuvering characteristics of a low speed submersible are investigated. First, the captive model tests are carried out to obtain the hydrodynamic forces acting on the submersible using a Planar Motion Mechanism (PMM). For the hydrodynamic forces within a wide range of attack angles, the hydrodynamic coefficients which are usually used in the conventional maneuvering motion are quite difficult to be applied. In this case, a Fourier series is adopted to represent the hydrodynamic forces and it fits the experimental data well. Then, based on the experimental results the simulation calculations are made to predict some of the maneuvering performance of the low speed submersible.

基于中末制导交班点识别的高速高机动飞行器轨迹预测方法

针对高速高机动滑翔飞行器轨迹预测过程中任务场景定义不明确、意图先验信息利用不充分等问题,提出了一种基于中末制导交班点识别的轨迹预测方法。首先,构建高速高机动飞行器滑翔至多个典型中末制导交班点的任务场景,利用准平衡滑翔制导方法生成轨迹数据集。然后,提出了一种基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络的中末制导交班点识别方法,利用跟踪数据构造特征序列,对滑翔轨迹进行初步分类。最后,引入自注意力机制提升序列到序列(Sequence-to-Sequence,Seq2Seq)预测网络的特征提取性能,利用编码-解码的方式对分类后的滑翔轨迹进行长时预测。仿真结果表明,所提出的基于中末制导交班点识别的轨迹预测方法具有较高精度,预测时长为120 s,180 s和240 s时,轨迹误差分别在18.77 km,36.91 km和57.75 km以内;相比于直接利用深度学习模型预测的方法,所提出的预测方法在240 s的预测时长内平均预测误差降低了37.61%,最大预测误差降低了37.34%。

半挂汽车列车多轴主动转向控制策略研究

针对半挂汽车列车低速机动性和高速稳定性较差的问题,建立三轴半挂汽车列车三自由度线性参考模型,以牵引车与挂车横摆角速度趋近于参考值、质心侧偏角趋近于零为设计目标,采用线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR),制定牵引车挂车主动转向控制策略;应用仿真软件,在低速360°圆形工况与高速单移线工况下对LQR主动转向控制车辆进行仿真,并与无控制车辆模型进行对比分析。仿真结果表明,LQR主动转向控制车辆的低速机动性和高速稳定性得到了有效改善,证明所制定的控制策略具有较好的控制效果。

X形全动舵十字形鳍布局高速水下航行器设计参数对操纵性影响分析

针对X形全动舵十字形鳍布局的高速水下航行器外形结构,采用部件叠加原理建立了航行器流体动力系数与各部分尺寸之间的函数模型,建立了航行器流体动力、操纵稳定性和机动性与流体动力系数的关系。在给定各部件尺寸范围的前提下,通过优化超立方拉丁抽样得到设计变量的样本区间,采用试验设计思想分析了设计参数对航行器机动性能的影响程度,以及操纵性能对设计参数变化的灵敏度。结果表明,当设计参数在约束范围变化时,X形全动舵十字形鳍布局的高速水下航行器纵平面稳定度G_y和侧平面的动稳定度G_z均在0.4以上,具有良好的机动能力;航行器的负浮力大小与重心和浮心相对位置对航行器的G_y、G_z影响比较明显且呈现负效应;全动舵的舵截面弦长和展长对航行器机动性能影响最大,且全动舵宜设计为大展弦比舵并尽量安装在靠近尾部的位置。

越野汽车机动性评价中车速的确定

为评价越野车辆的机动性能,研究了在不同路面状况下车速的计算方法。通过分析不同典型路况下车辆行驶时的受力特征,建立了包括车辆结构和路面状况参数的车辆速度计算模型,进行了计算和相应的试验。结果表明,在各种路况下的计算值都与试验值保持良好的一致性,说明应用建立的模型能较准确地反映汽车的行驶速度,为评价车辆的机动性能提供依据。

轮胎垂直载荷变化对大客车高速操纵稳定性影响的模拟分析

针对大客车质心高、抗侧倾能力弱、轴荷转移大等特点，研究分析了弯道行驶时垂直载荷变化对高速操纵稳定性的影响。建立了四轮五自由度大客车操稳性模型，对高速弯道行驶的大客车在遭遇不平路面时的操稳性进行了模拟分析。通过不同车速下行驶轨迹的比较，判明了垂直载荷变化对高速行驶稳定性的危害。考察分析了行驶速度、质心高度、行驶弯道半径等，对动态垂直载荷作用下高速车辆行驶稳定性的影响。

大型中速船舶快速性和操纵性综合优化研究

本文将遗传优化算法应用于大型中速船舶快速性和操纵性综合优化,建立了船舶快速性和操纵性综合优化数学模型,编制了计算软件。大量计算结果表明该算法和计算软件用于求解船舶快速性和操纵性综合优化问题是可行的。

扁平潜器微速操纵性研究

针对扁平潜器的特点建立了其微速操纵性运动方程,提出了忽略攻角、漂角与旋转角速度耦合影响的水动力模型,由拖曳水池模型试验确定了攻角、漂角水动力,近似估算了旋转水动力。在主辅推进器的PD控制下,数值仿真计算了水平面航向保持与改变、垂直面潜浮的微速运动控制。

沈括号小水线面双体科考船综合航行性能优化

沈括号小水线面双体型(SWATH)科考船由上海泰和海洋科技有限公司委托,中国船舶科学研究中心(CSSRC)自主研发设计。该船总长63.0 m,满载排水量2246.0 t,已于2019年3月份建成交船。该SWATH船型围绕设计要求,应用中国船舶科学研究中心在SWATH研究领域系统研发的最新研究成果,开展了综合优化设计及性能预报工作。本文针对设计螺旋线,介绍了"沈括号"的优化研究设计及优化方案的快速性、耐波性、操纵性评估及预报结果,其优秀的综合航行性能在实船试航及马里亚纳海沟海域处女航中得到了充分验证和展示。

空空导弹三维导引模型和机动目标导引规律研究

给出了三维空间导弹-目标追逃运动的空间矢量方程,在三维空间建立了导弹-目标的追逃运动模型。在目标运动信息完全未知条件下对变速机动目标应用李雅普诺夫稳定性分析方法提出了一种非线性三维制导算法,这种方法在导引末段不需要过大的加速度命令,不需要知道目标精确的加速度和速度方位信息。全弹道六自由度数学仿真结果表明了模型的正确性和制导算法的有效性。

低动压着舰状态下飞机的操纵特性研究

低动压着舰状态下飞机的操纵特性下降,导致轨迹角不能跟踪姿态角的变化,从而对着舰安全造成严重影响。首先通过剖析历史上已有的观点,提出研究低动压状态飞机轨迹角响应问题时应全面考虑速度稳定性、轨迹稳定性和机动性。其次对两种动力补偿系统进行了分析,其中速度恒定动力补偿实际上对应速度稳定性和轨迹稳定性,而迎角恒定动力补偿兼具速度稳定性、轨迹稳定性和机动性增强。最后的仿真证实,考虑速度稳定性、轨迹稳定性和机动性的迎角恒定动力补偿是全面的、可行的。

长江上游高速船舶避碰方法研究

从水翼船和滑行艇的航行与操纵特性入手 ,结合长江上游航行特点 ,分析高速船舶航行与操纵特性、避碰过程中的了望、航路选择。

船舶操纵性能测试系统研究与开发

介绍了一种船舶操纵性测试系统的组成、原理和软件实现。操纵性测试仪利用DGPS数据,通过软件实现《GB/T 3471-2011海船系泊及航行实验通则》中规定的动态测试项目。通过实船测试验证了该船舶操纵性测试系统的稳定性、可靠性,其测试数据对船舶设计人员和操纵人员具有一定参考价值。

高速单体船快速性和操纵性综合优化混沌算法

以高速单体船为研究对象,通过了综合论证及分析,建立了以快速性和操纵性为目标函数的综合优化数学模型。以MATLAB6.5为工作平台,应用变尺度混沌优化算法,编制了优化程序,并对高速单体船快速性和操纵性的仿真模型进行在线优化。优化结果表明:变尺度混沌算法对高速单体船快速性和操纵性综合优化是有效且可行的。

低速潜器水动力试验及操纵运动预报

本文用平面运动机构测定了作用在低速潜器上的水动力，并用富里埃级数来表达大攻角范围时的水动力。在此基础上，用计算机进行模拟计算。

波浪滑翔器技术的回顾与展望

波浪滑翔器是近十年来涌现出来的一种新型海洋无人航行器,凭借其超大续航力和极强生存能力,已在海洋科学、海洋工程甚至军事领域得到了广泛应用,波浪滑翔器技术日益成为了国内外研究热点。针对波浪滑翔器的波浪推进机理、系统结构属性以及控制特性进行了总结和定义,并围绕波浪滑翔器技术的推进机理、动力学建模与分析和运动控制等三个方面,分别阐述了国内外主要研究成果。总结了目前波浪滑翔器技术存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了展望。

船舶综合性能预报系统

从船舶航速预报、耐波性能和操纵性能预报的市场需求出发,分析了国内外船舶综合性能预报的现状,详细介绍了由上海船舶运输科学研究所承担,中国船舶工业集团第708所、中国船舶重工集团第702所参加开发的船舶综合性能预报系统(SPPS1.0)。该预报系统首次将计算机网络技术、母型船航速预报技术和优良船型水动力试验动态数据库有机结合起来,并应用耐波性理论、操纵性理论,建立起依托互联网,面向船舶行业,实时远程预报船舶性能的共性技术平台;开发的系统软件有效解决了数据库中核心技术资源的保密性和全行业共享应用的矛盾,具有良好实用性和预报指标的先进性。

冰雪运动生物力学及其机器人研究进展

随着我国冰雪运动的蓬勃发展和2022年北京冬季奥运会的成功申办,冰雪运动生物力学和冰雪机器人的研究越来越受关注.首先,介绍冰雪环境下摩擦力学的基本理论,进一步,对比不同变量对摩擦系数的影响;其次,讨论冰雪运动中空气阻力的成因,并分析潜在的减阻机制;再次,介绍研究中常用的测量手段和不同维度的建模方法,阐明各类手段和方法的优缺点;最后,回顾冰雪机器人的研究进展,分析冰雪机器人研究领域的技术挑战,展望冰雪机器人未来的研究思路.

机动性约束下的隐身低空突防航迹规划

机载预警雷达与地面预警雷达联合组网技术的迅速发展使得飞行器突防变得越来越困难。在考虑飞行器机动性约束的前提下提出了一种"隐身"低空突防航迹规划方法,该航迹规划一方面利用机载预警雷达的多普勒盲区实现相对于机载预警雷达的"隐身",另一方面低空飞行可以有效规避地面预警雷达的探测,该航迹大大提高了飞行器突防的成功率。考虑到机载预警雷达的位置信息无法事先获取,给出了固定时间步长的搜索方法求解该规划模型。仿真实验结果证明了提出的机动性约束下的隐身低空突防航迹规划方法的正确性。

浅析船舶旋回过程及MATLAB仿真

随着世界贸易的不断扩大,航运经济不断发展,商船数量不断增加,特别是石油、矿砂等大宗货物的需求量急剧增加,船舶趋于大型化。超大型油轮、超大型矿砂船的出现,在便利海上运输的同时,也增加了海上运输的危险性,一旦发生事故,将会造成巨大的经济损失和不可估量的海洋环境污染。文章以Nomoto数学模型为基础,介绍了船舶旋回运动的过程,以大连海事大学教学实习船"育鲲轮"为例,进行了在一定海洋环境干扰下的船舶旋回试验MATLAB仿真,并对仿真曲线进行分析;同时,研究了船舶旋回运动中速降问题,并以李宗波提出的速降估算公式为例,在Nomoto数学模型的基础上,以30万吨油轮为例,对李宗波等人的试验结果进行MATLAB仿真,并与旋回运动中实际速度进行对比,验证了速降估算公式对大型船舶的适用性。