深水AUV系统湿模态分析

以国家科技重大专项研制的深水AUV系统为研究对象,借助商业软件ANSYS,从一个新的角度——AUV湿模态分析,研究了各种外界激励的频率特性。为避免AUV发生共振,应保证AUV所受到的各种外界激励的频率远低于AUV的第7阶固有频率,基于此,我们对AUV航行时的干扰源、AUV搭载的机械结构以及AUV附属结构的对于AUV本体的产生的激励频率进行了计算。计算结果显示,低于AUV本体的固有频率,不会对AUV的稳定性产生影响,实现了AUV本体振动不会影响各传感器的正常工作的设计。     

20kg级便携式自主水下机器人(AUV)设计与实现

便携式AUV具有结构紧凑、机动性好、制造和使用成本低等优点,本文设计AUV的底层控制系统和自主导航系统,并进行仿真验证和人工湖试验,结果证明底层控制系统具有很好的鲁棒性,基于AHRS、数字罗盘和GPS的惯性导航算法能够通过浅水节点潜航方式实现AUV自主导航。     

20kg级便携式自主水下机器人(AUV)设计与实现

便携式AUV具有结构紧凑、机动性好、制造和使用成本低等优点,本文设计AUV的底层控制系统和自主导航系统,并进行仿真验证和人工湖试验,结果证明底层控制系统具有很好的鲁棒性,基于AHRS、数字罗盘和GPS的惯性导航算法能够通过浅水节点潜航方式实现AUV自主导航.     

自主水下航行器离散反馈避碰设计及仿真

为了使自主水下航行器(AUV)避碰仿真更接近实际情况,在离散时间系统中考虑海流作用,设计了AUV反馈避碰算法.针对海底探测AUV的运行特点,考虑海流作用,建立AUV垂直平面的状态空间方程.在每一个离散时间节点.利用障碍物高度信息,计算下一时刻AUV的深度目标值.然后利用反馈控制方法对其响应,在仿真时间内不断循环完成避碰仿真.对不同流场下不同高度的矩形障碍物,进行了避碰仿真.仿真结果证明了系统的可行性和合理性.     

AUV重力测量的运动加速度建模及平台优选

针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式,得到运动加速度与AUV水下6个自由度运动要素的解析表达式;基于运动加速度分析,讨论了适用于水下移动重力测量的AUV平台和推进装置设计,进行了AUV搭载平台的优选,并给出了重力仪安装位置建议;选定的AUV实验平台实施移动重力测量验证试验重复线精度达到0.42mGal,验证了搭载平台优选的有效性。     

定常流场中蓝鲨头部及胸鳍受力状况的数值模拟及实证研究

蓝鲨具有高效率和远距离的巡游模式,其胸鳍起到重要的平衡和稳定作用,头部为主要阻力源,以头部和胸鳍为突破口进行相关研究对于AUV等海工装备的优化设计具有重要价值。通过对蓝鲨形体数值化描述,结合相关特征进行精细化建模,基于三维模型进行流场中有限元计算和分析,获得了蓝鲨头部和胸鳍受力状况;分析蓝鲨头部和胸鳍的受力分布,并通过改变蓝鲨胸鳍展角进行同等条件的流体计算试验,得到无差异性的结果。利用3D打印技术将所建蓝鲨三维模型打印出高一致性实体,在水槽中进行多批次实验,通过误差分析,验证了数值计算结果的准确性。计算结果表明蓝鲨的头部和胸鳍对其所受阻力和升力有最关键的影响,通过分析不同规格蓝鲨在非定速水流冲击下所受阻力和升力的大小,拟合出了蓝鲨头部和胸鳍的受力变化规律,获得了一般意义下非定速流场中所受阻力和升力的二元三次函数模型,为AUV结构优化设计等相关应用提供了良好的基础。     

小型自主水下航行器尾舵设计与研究

针对小型自主水下航行器(AUV)尾舵设计的关键问题,采用二维计算流体力学(CFD)方法模拟了流速为2m/s时.常用NACA00××系列翼型在不同来流下的情况,得到了小型自主水下航行器常用翼型的水动力特性;采用DNV规范计算得到了尾舵面积的大小;采用三维CFD方法研究了舵轴位于不同位置时的铰链力矩.找到了具有最小铰链力矩的舵轴位置.文中的研究结果为小型水下自航行器尾舵的设计提供了理论依据和参考.     

运用ADC模型结合层次分析法评估LMAUV系统效能

基于WSEIAC给出的武器系统效能定义和ADC基本模型,针对LM AUV作战使用特点,对可用度、可信度基本函数进行完善,并运用模糊层次分析法和乘法模型得出系统能力向量,建立LM AUV系统效能评估模型;最后,结合算例结果分析,验证该方法评估LM AUV系统效能的有效性。     

小型水下自航行器自沉浮装置设计与研究

文中对水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)的自沉浮装置进行了详细设计与研究。通过对已有的自沉浮装置方案进行对比研究,设计了以高压气体吹除压载水舱的新型自沉浮装置,该装置具有结构简单、可靠性高和可维护性好的特点,并可实现模块化设计。最后,对装置的主要设计参数进行了计算与优化。     

基于改进遗传算法的无人水下航行器路径规划

针对无人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）运动约束多,传统遗传算法的路径寻优效率低、收敛速度慢等问题,提出了一种改进遗传算法的 AUV 路径规划方法。该算法选用栅格法构建环境,使用路径长度、平滑度和危险区域作为评价函数。改进遗传算法种群初始化过程,引入周围点栅格提高收敛速度,同时结合灾变思想避免群体陷入局部最优解。该算法根据 AUV 最大转角的约束条件,设计了 AUV 平滑过程和删除过程,避免了 AUV 航行出现急停急转。仿真及湖上试验结果表明：改进遗传算法相比传统遗传算法,路径长度减少 11.4%,收敛速度加快 20.0%,且收敛路径满足 AUV 航行约束要求。