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基于小波的某水下运载器振动信号的分析研究

基于小波的某水下运载器振动信号的分析研究

作者：牛峻峰中北大学

学位级别：硕士

水下运载器的隐蔽性对其作战效能是至关重要的。提高水下运载器的隐蔽性的关键是降低噪声,而机械振动引起的噪声是它的主要噪声,因此对水下运载器的振动信号进行研究,通过减小振动来降低水下运载器的噪声具有很现实的意义。水下运载器... 详细信息

水下运载器的隐蔽性对其作战效能是至关重要的。提高水下运载器的隐蔽性的关键是降低噪声,而机械振动引起的噪声是它的主要噪声,因此对水下运载器的振动信号进行研究,通过减小振动来降低水下运载器的噪声具有很现实的意义。水下运载器的振动信号十分复杂,包含了大量运动部件和结构工作情况的信息,因此如果仅仅只从时域或频域对水下运载器的振动信号进行分析,很难确定其工作状态是否正常,而把小波良好的时域分析特性和常规检测方法的频域特性结合起来识别这类信号,提供时频域的综合信息,无疑会提高诊断的准确性和可靠性。本文制定了一套基于小波分析技术的针对某水下运载器振动信号的处理方案,通过对某水下运载器的艉段进行振动实验,采集该水下运载器艉段多种部件组合的振动信号,分别利用常规的信号处理方法、连续小波变换方法和小波包分析方法对采集到的振动信号进行了分析比较。提出了一种基于小波分析且适用于水下运载器振动信号诊断的方法,本文将这种方法称为“趋势——总能级”诊断法。利用这种方法对大量实测数据的处理和分析,最终实现了查找故障振源,优化壳体结构,降低水下运载器噪声的实验目的。从本文的工作中看到,小波技术确实为水下运载器振动信号的诊断提供了强有力的分析手段。

关键词：小波分析水下运载器振动信号特征提取

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一种小型水下运载器控制技术研究

一种小型水下运载器控制技术研究

作者：张伟中国舰船研究院

学位级别：硕士

控制系统担负着潜水器设备的操纵和航行控制，是小型水下运载器的核心，其性能优劣直接影响整艇的性能。在论文中介绍了控制系统的设计，主要包括控制系统体系结构、综合显控子系统、航行控制子系统和导航系统的设计。控制系统体系结构... 详细信息

控制系统担负着潜水器设备的操纵和航行控制，是小型水下运载器的核心，其性能优劣直接影响整艇的性能。在论文中介绍了控制系统的设计，主要包括控制系统体系结构、综合显控子系统、航行控制子系统和导航系统的设计。控制系统体系结构是以太网的三层体系结构，结构比较简单、数据通讯稳定可靠，且数据带宽较大，数据结构可随意扩展，便于通讯协议的修改等优点;综合显控子系统将艇体所有数据进行实时显示和保存，并根据状态进行相应级别的声光报警;航行控制子系统具有手动驾驶、自动驾驶和应急驾驶三种驾驶模式。在长距离航行时，设定驾驶模式为自动驾驶，小型水下运载器便自动进行定向、定深和纵倾控制。导航系统采用惯导、GPS/北斗和电子海图实现冗余导航，可以实现航行轨迹的规划与控制。论文对小型水下运载器进行了受力分析，并根据受力分析建立了便于控制的小型水下运载器水下水平面和垂直面运动数学模型，为控制器的设计打下基础。根据建立的运动数学模型，为小型水下运载器设计了一种变论域的模糊PID控制器，用于小型水下运载器自动定向、自动定深和自动纵倾控制。由于模糊控制规则一旦确定就无法改变，不能随着误差的变化自动调整，使其良好的控制性能无法得到发挥。在控制规则形式不变的情况下，变论域模糊控制的论域随误差变大而膨胀，随误差变小而收缩，从而得到精度较高的控制效果。在论文中，分别对定向控制和定深（纵倾）控制进行了仿真，通过PID控制、模糊PID控制和变论域模糊PID控制的仿真对比，可以发现，变论域模糊PID控制具有超调量小、调节速度快，且抗干扰能力强等优点，能够满足小型水下运载器长距离航行下的自动定向、自动定深和自动纵倾控制。

关键词：水下运载器控制系统变论域模糊控制 PID控制

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基于协同优化方法的水下运载器型线设计

基于协同优化方法的水下运载器型线设计

作者：刘凯福州大学

学位级别：硕士

型线设计是水下运载器总体设计的一项重要内容。良好的型线不仅可以改善水下运载器的水动力性能,而且可以降低能耗。传统上,水下运载器的型线设计主要采用单学科设计方法逐一进行设计,忽略了型线设计中各学科间的相互影响及耦合关系,设... 详细信息

型线设计是水下运载器总体设计的一项重要内容。良好的型线不仅可以改善水下运载器的水动力性能,而且可以降低能耗。传统上,水下运载器的型线设计主要采用单学科设计方法逐一进行设计,忽略了型线设计中各学科间的相互影响及耦合关系,设计过程耗时且不易获得型线设计的整体最优解。多学科设计优化方法可以有效地弥补传统的单学科设计方法的缺陷。本文应用系统工程理论,探讨和研究了多学科设计优化方法在水下运载器型线设计优化中的应用。本文的主要研究工作总结如下:首先,阐述了本课题研究的背景及意义。介绍了目前国内外对水下运载器型线设计的研究进展,结合水下运载器设计流程的特点,指出传统设计方法的局限性以及将多学科设计优化方法应用到水下运载器型线设计中的可行性和必要性。其次,介绍了广义协同优化方法的建模思想与步骤,该方法解决了标准协同优化方法因一致性约束所引起的计算困难。以齿轮减速器优化问题为测试算例,优化结果表明了广义协同优化方法的有效性和优越性。紧接着,应用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术模拟数值水池试验,对SUBOFF 5470主艇体及全附体模型进行了直航、斜航、回转工况的数值模拟。将数值计算结果与试验值对比,结果表明数值计算能满足工程预报精度要求,验证了本文所采用的计算域模型、网格划分方案及数值计算方法的有效性。然后,基于最优拉丁超立方试验方法和径向基函数构建近似模型,通过测试算例验证其拟合精度,并将近似模型嵌入到广义协同优化框架中。近似模型的引入,简化了设计系统的复杂程度,同时满足了设计精度的要求,有效减缓了水下运载器型线设计优化的效率与精度的矛盾。最后,以Isight软件为平台,搭建基于两个学科(快速性与操纵性)的广义协同优化框架。该平台集成了若干商业软件及用户自编程序。将SUBOFF 5470模型作为优化对象应用到该框架中进行型线的自动设计优化,给出了优化后的多个设计方案可行解以及最优艇型型线设计解。

关键词：水下运载器型线设计多学科设计优化广义协同优化方法近似模型数值模拟

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水下运载器控制器设计

机电技术 2010年第1期33卷 150-152页

作者：刘文福建华橡自控技术股份有限公司福建三明365500

要完成各种复杂的水下任务,自主性和安全性是水下运载器的基本要求,而对水下运载器的控制系统研究对于保证其自主性和安全性有重要的意义。为保证控制系统的稳定性,各种先进的控制策略已被应用于水下运载器的控制器设计,本文通过对运动... 详细信息

要完成各种复杂的水下任务,自主性和安全性是水下运载器的基本要求,而对水下运载器的控制系统研究对于保证其自主性和安全性有重要的意义。为保证控制系统的稳定性,各种先进的控制策略已被应用于水下运载器的控制器设计,本文通过对运动数学模型的分析,设计出运动跟踪控制器,经过数值仿真后,设计控制器,其轨迹的跟踪误差逐渐收敛并具有稳定性。

关键词：水下运载器运动跟踪控制器

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采用海水磁流体推进的水下运载器

国外舰船工程 2001年第5期 25-33页

作者：黄国华

应用洛伦兹力作用于周围海水的水下运载器推进器具有四种不同的方案：交流和直流，外部磁场力方式和内部槽道型方式。鉴于空间限制和速度和速度方面的考虑，目前的分析集中在内部推进器方案上。讨论了磁流全泵喷推进器的理论。介绍了基... 详细信息

应用洛伦兹力作用于周围海水的水下运载器推进器具有四种不同的方案：交流和直流，外部磁场力方式和内部槽道型方式。鉴于空间限制和速度和速度方面的考虑，目前的分析集中在内部推进器方案上。讨论了磁流全泵喷推进器的理论。介绍了基于“双重控制容积”分析的磁流体推进器，以及潜器航速，效率和推力的计算。讨论了几种不同类型的水下运载器，包括鱼雷，遥控潜器，水下自主潜器及潜艇。分析结果表明，这种推进器的速度性能与海水导电率和磁场强度的平方成正比增长；同时表明带有较长磁流体槽道的较大系统的运载器能量效率更高。目前，应用螺旋浆推进器系统的潜艇已经获得20－42kn的航速。基于解析的参数研究，利用稍作修改的压水堆作为动力源的磁流体推进器，可在此范围内获得运载器的速度。如果同时采用液态金融增殖反应器，可达到更大的水下航速。磁流体推进器还能减少水动力阻力，减少维护量降低可检测性。

关键词：磁流体推进水下运载器磁场强度潜艇内部推进器速度性能

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从水下运载器发射导弹用的装置

空天技术 1984年第5期 21-28页

作者：张玲翔

本发明的背景本发明是关于由水下运载器携带和发射导弹用的置装。更详细地说,本发明是关于这样一种装置,即导弹包含在一个有选择形状的密封舱中,而密封舱则可解脱地安装在运载器的承压壳体之上。有些导弹,例如“捕鲸叉”导弹是把它封装... 详细信息

本发明的背景本发明是关于由水下运载器携带和发射导弹用的置装。更详细地说,本发明是关于这样一种装置,即导弹包含在一个有选择形状的密封舱中,而密封舱则可解脱地安装在运载器的承压壳体之上。有些导弹,例如“捕鲸叉”导弹是把它封装在浮力舱中携带在潜艇上,而浮力舱则装载在流线型的短舱或整流盖板的凹槽里,整流盖板则安装在潜艇的承压壳体之上。当潜艇潜入水中要发射一枚导弹

关键词：密封舱整流发射装置凹槽舱盖舱口盖船舶结构潜艇军用船水下运载器

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自主式水下运载器的导航要求

现代科技译丛（大连） 1994年第2期 1-6页

作者：陈淑芬

固-液相变储能及其在水下运载器驱动上的应用

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储能科学与技术 2013年第5期2卷 528-534页

作者：马捷孔巧玲刘雁集上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200030

物质在物相变化过程中由环境吸收热量或冷量,也可以向环境放出热量或冷量,以实现能量储存和释放。固-液相变储能过程具有较大的承压能力。利用海洋温差能驱动的水下滑翔机工作在几百米深的海水中,承受巨大的外界海水压力,选用固-液相变... 详细信息

物质在物相变化过程中由环境吸收热量或冷量,也可以向环境放出热量或冷量,以实现能量储存和释放。固-液相变储能过程具有较大的承压能力。利用海洋温差能驱动的水下滑翔机工作在几百米深的海水中,承受巨大的外界海水压力,选用固-液相变材料作为感温工质-储能材料,可以保证相变储能动力系统稳定可靠地工作。利用固-液相变储能机理运行的水下机器人即水下滑翔机,不需要自带能源而吸取海洋温差能获得驱动力。本文阐述相变储能机理,回顾相变储能研究的发展。以赤道附近海域为例,以水下热滑翔机相变换热管为分析对象,说明了固-液相变储能过程在水下运载器驱动上的应用。

关键词：水下运载器固-液相变储能

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六自由度水下运载器位姿跟踪控制

黑龙江生态工程职业学院学报 2010年第6期23卷 25-26页

作者：伍小明罗伟林福建交通职业技术学院福州350000 福州大学机械工程及自动化学院福州350108

为保证水下运载器执行水下任务过程中的自主性和安全性,设计了一类水下运载器位姿跟踪控制器。对六自由度水下运载器运动数学模型,通过逆运动学补偿对系统进行线性反馈化,进一步通过定义跟踪误差和过滤跟踪误差,引入辅助控制输入,结合Ly... 详细信息

为保证水下运载器执行水下任务过程中的自主性和安全性,设计了一类水下运载器位姿跟踪控制器。对六自由度水下运载器运动数学模型,通过逆运动学补偿对系统进行线性反馈化,进一步通过定义跟踪误差和过滤跟踪误差,引入辅助控制输入,结合Lyapunov函数,设计了跟踪控制系统。数值仿真结果验证了所设计控制器的有效性。

关键词：水下运载器跟踪控制 Lyapunov函数稳定性

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