水下无人系统学报

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葛晖, 徐德民, 项庆睿

2007, 15(3): 001-7. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.001

[摘要](3562) [PDF 1424KB](1571)

摘要:
自主式水下航行器是一个复杂的智能化机电系统，是能够在复杂的海洋环境中自主执行各种任务的无人平台。近年来，自主式水下航行器(AUV)控制技术取得了长足进展,本文较全面概括了近年来国内外在AUV控制技术领域的最新进展，主要包括基于控制器设计的建模、推进器建模与控制、动力定位控制、推力矢量控制、欠驱动控制等方面,然而目前AUV控制领域面临的难点主要在模型不确定和扰动不确定、传感器信息不足以及欠驱动系统的本质特性（例如可控性）及其控制方法等方面,还需要人们为之付出不懈的努力。

搅拌摩擦焊在海军装备上的应用

王月, 吴始栋

2007, 15(3): 008-14. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.002

[摘要](2260) [PDF 1269KB](1197)

摘要:
概述了搅拌摩擦焊的工作原理及其特性，搅拌摩擦头材料与设计，被焊接工件的固定，模拟和模型技术的应用，以及它在船舶和两栖突击车上的应用可行性。试验结果表明,这种先进的固相焊接技术十分适合船用5000、6000和7000系铝合金与两栖突击车用2195铝合金，船体结构钢（DH-36,EH-36,未来航空母舰和水面战斗舰艇使用的HSLA-65高强度低合金钢），双体船用无磁不锈钢AL-6XN，推进器用Ni-Al铜合金等材料的连接。着重叙述了该技术的试验研究取得的成果与需要进一步探讨和解决的重大技术问题。

主动声尾流自导导引过程中信息获取与应用

董春鹏, 张裕杰, 石小龙

2007, 15(3): 015-18. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.003

[摘要](2805) [PDF 810KB](1260)

摘要:
在用主动声尾流自导导引跟踪目标舰尾流的过程中，鱼雷通过进出目标尾流，可获得目标走向以及鱼雷和目标相对关系等信息，对这些信息的进一步处理和使用将有利于优化导引弹道、降低鱼雷航程损失、提高命中概率，特别是有利于对规避机动目标、人工变形尾流等对抗措施进行反对抗。本文研究了在主动声尾流自导导引过程中获取信息的算法以及这些信息的应用，并进行了数学仿真验证，为尾流自导导引弹道的优化和反对抗措施的设计提供了有效方法，可供主动声尾流自导鱼雷弹道优化设计参考。

新型远程自主水下航行器侧向滑模变结构控制

严卫生, 张福斌, 高剑

2007, 15(3): 019-21. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.004

[摘要](2434) [PDF 748KB](1204)

摘要:
根据新型远程自主水下航行器操纵机构的组成和特点，建立了其侧向运动的非线性数学模型，并进行了线性化处理。在此基础上，基于变结构控制理论，分别研究了基于垂直舵的侧向低速巡航控制和高速巡航控制及基于前、后侧向推进器的悬停转向控制。仿真结果表明,该控制器可满足水下航行器侧向巡航控制和悬停转向控制的需要，并对参数不确定性和未建模动态都具有良好的鲁棒性。

基于双时间步长-预处理算法的水下多组分空泡流场求解方法研究

蔡卫军, 钱建平, 杨飚, 尹韶平

2007, 15(3): 022-26. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.005

[摘要](1847) [PDF 948KB](1109)

摘要:
采用一种基于双时间步长-预处理算法的空化流场求解方法，用于对水下多组分(包含水、水蒸汽、空气等)空泡流场进行分析研究。在控制方程源项中包含了多组分化学反应、水- 水蒸汽之间的相变等过程，并采用多块结构化网格、Roe空间离散格式对控制方程组进行离散求解,给出了典型算例,结果表明，该算法可准确地捕捉到自然及通气空泡流场中的主要特征，适用于包含多组分、且同时具有不可压缩性和可压缩性的水下空泡流场求解。

基于HLA的分布式鱼雷弹道视景仿真一体化软件环境

迟刚, 王树宗, 李庆民

2007, 15(3): 027-30. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.006

[摘要](1936) [PDF 884KB](1125)

摘要:
介绍了将3D视景仿真技术和高层体系结构(HLA)分布式仿真标准与传统的鱼雷弹道仿真相结合的方法，并把Creator和Vega软件作为辅助工具，采用Visual C++软件开发建立了基于HLA的分布式鱼雷弹道视景仿真一体化软件环境。该软件环境可重用性和扩展性强，兼容性好，具有实时3D动态交互演示效果，有益于改善鱼雷弹道仿真的人机交互界面，提高鱼雷弹道仿真的可视化水平。

改进的线导鱼雷方位和前置点导引方法

王新远

2007, 15(3): 031-33. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.007

[摘要](2220) [PDF 678KB](1173)

摘要:
受导引原理和目标参数解算精度的限制，典型的方位导引方法和前置点导引方法的导引效果存在一定的局限性。本文在方位导引方法中引入了目标运动要素参与遥控参数计算，提高了方位导引的精度，对前置点导引方法中所采用的目标距离进行了修正和自适应调整，减小了距离误差对导引结果的影响。仿真实验表明，上述方法能有效提高2种线导导引方法的导引精度。

鱼雷流量和压力调节系统影响换速过程特性的仿真比较分析

马为峰, 赵卫兵, 彭博, 万荣华, 牛宏磊

2007, 15(3): 034-36. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.008

[摘要](2279) [PDF 726KB](1142)

摘要:
根据流量调节系统和压力调节系统的工作原理和系统各环节的工作特性,通过适度合理的简化,应用Matlab中的Simulink工具箱建立了热动力鱼雷的动态仿真模型。采用4阶龙格库塔法就换速时间、航深和时滞等参数变化对系统换速特性的影响进行了仿真计算和比较，得出了相应的参数变化曲线，对于换速过程而言，压力调节系统相对于流量调节系统具有更好的深度特性、响应特性和动态稳定性。根据本文的研究方法和结论还可以探索影响系统换速特性的因素和解决措施以及系统的匹配性问题和稳定性问题的解决途径。

基于CAN总线的AUV实验平台数据传输方法

扶庆华, 刘卫东, 丁艺林

2007, 15(3): 037-40. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.009

[摘要](2464) [PDF 819KB](1376)

摘要:
基于CAN的AUV具有较好的集成性,扩展性和维修性,介绍了一种基于CAN总线的AUV实验平台的结构和功能，提出了一种先进先出（FIFO）数据队列结构及其管理方法，有效地避免了CAN节点内部多任务并发进行数据发送时可能造成的数据丢失、损坏等现象。编写的FIFO数据队列程序和CAN总线数据收发程序均采用C语言实现，便于直接移植到PC-104或DSP等嵌入式系统中。实验平台测试和AUV外场实航试验验证了该方法的正确性。

鱼雷模拟战斗载荷排载时间的仿真研究与分析

王改娣

2007, 15(3): 041-43. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.010

[摘要](2288) [PDF 743KB](1209)

摘要:
针对空中入水鱼雷模拟战斗载荷即假雷的回收再利用，提出了假雷不扎入海底的排载时间问题。通过对假雷入水参数、衡重参数、流体动力参数等分析，给出了符合实际的仿真条件。在忽略排载冲击、低速时流体动力参数与雷体方程适应性等因素的前提下，开展了假雷非控弹道的仿真计算和分析。在给定的参考海区下，对假雷排载和不排载2种情况下深度弹道进行了对比计算，经验估算假雷排载后阻力系数增大2倍，得出了假雷不扎入海底的排载时间。

利用TMS320F240实现鱼雷异步交流电机的直接转矩控制

李晖宙, 吴汉松, 侯楚林

2007, 15(3): 044-46. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.011

[摘要](2312) [PDF 760KB](1367)

摘要:
对鱼雷异步交流电机数学模型和直接转矩控制原理进行了分析，给出了系统硬件框图；根据TMS320F240的特点,设计了一种基于数字信号处理器TMS320F240的鱼雷异步交流电机直接转矩控制系统,最后对系统进行了实验。实验结果表明，电机能稳定、可靠运行，且噪音很低,可以实现鱼雷电动力系统的平滑无级调速，系统能够实现电机快速动态响应这一特征。

旋转配气机构有限元分析

赵金凤, 胡欲立, 周鹏

2007, 15(3): 047-50. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.012

[摘要](1732) [PDF 978KB](1078)

摘要:
基于阀体与阀座之间的接触分析，采用热力耦合的有限元方法，对水下航行器旋转配气机构阀体与阀座在复杂位移、力和传热边界条件下的温度场和应力场进行了3D仿真，并且对比了不同阀座材料对温度场和应力场的影响，结果表明，阀体最大应力出现在阀体温度最高、应变最大的进气道部分；阀座最大应力出现在气道孔表面，已接近其许用应力；采用新型浸银炭石墨的阀座材料后能大幅度提高其强度。

Cymbal换能器的有限元分析仿真技术研究

田丰华, 蔡军, 吕林夏, 钱建平

2007, 15(3): 051-54. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.013

[摘要](1853) [PDF 861KB](1130)

摘要:
采用了有限元分析方法、借助ANSYS软件设计了Cymbal换能器，给出了2种有效的流体单元划分方法；通过仿真计算，分析了金属端冒的不同尺寸对有效机电耦合系数、机械品质因素、节点位移及谐振频率的影响，从而设计出最优尺寸的Cymbal换能器，并对其进行了3阶模态振型和谐响应动力学分析, 解决了该换能器旋转对称面上存在跃变的应力和应变给设计工作带来的困难及理论上难以解决的问题。

双目标鱼雷连续射击可行性分析

崔国恒

2007, 15(3): 055-58. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.014

[摘要](2117) [PDF 869KB](1279)

摘要:
潜艇使用声自导鱼雷连续射击是提高潜艇战斗力的有效途径,研究了潜艇使用声自导鱼雷对双目标连续攻击问题，分析了攻击过程中鱼雷使用的基本要求，解决了鱼雷自导装置互导、爆炸相互影响和航行途中相互碰撞等问题，在此基础上，通过对潜艇攻击护航运输编队和战斗舰艇编队的射击阵位进行深入分析，制定了潜艇在占领不同射击阵位时所应采用的连续射击方案及组织实施措施，为潜艇部队组织实施连续射击提供了重要参考。

鱼雷跳水飞车后发动机凸轮损伤机理分析

赵晋宏, 王琴娟, 尹美方

2007, 15(3): 059-61. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2007.03.015

[摘要](2347) [PDF 725KB](1165)

摘要:
鱼雷外燃式凸轮活塞发动机的凸轮结构复杂,工况条件恶劣,在湖海试验和功率试验中多次因飞车损坏。本文分析了鱼雷飞车（湖海试验跳水或陆上台架试验失控）后造成发动机凸轮损伤的故障现象，对飞车过程中凸轮受力状态和应力状况进行了分析计算，选择飞车后受损凸轮进行解剖，并做了金相和裂纹分析，得出了飞车后产生变形的凸轮不能再继续使用的结论。

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