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基于专家系统的潜艇自主抗沉技术研究与仿真

赵占领  
【摘要】:由于潜艇的隐蔽性与突发打击能力,现在潜艇已成为世界各国海军重点发展的装备之一。但长期以来,潜艇安全事故频发,再加之科技的高速发展,装备越来越复杂,其最大航速、最大潜深提高很多,一旦出现事故,留给潜艇操作员及时、快速、准确进行抗沉操作的时间也变得更短。因此,有必要对潜艇抗沉挽回的操纵运动规律和自动控制方法进行研究。本文在前人对潜艇抗沉研究的基础上,对潜艇自动抗沉方法进行了相关研究。 首先,在潜艇大攻角六自由度运动方程的基础上建立了卡舵、舱室破损进水事故时的附加力数学模型;建立了气体吹除、抛弃压载等数学模型。使用Matlab工具搭建了潜艇抗沉仿真系统,对潜艇卡舵、舱室破损进水时的操纵与控制方法进行了研究和分析,得到了潜艇典型故障的安全应急操纵方法,为实际操艇和后续潜艇自动抗沉控制系统的设计提供了知识依据。 其次,将自动控制的概念引入到潜艇抗沉系统中,以应对紧急情况下人为操纵不足的情况。在分析传统控制方法不足的基础上,使用专家控制系统对潜艇典型故障的自动抗沉进行研究,并结合文献资料和仿真结果建立了潜艇抗沉知识库与推理策略。使用VC++6.0搭建了自动抗沉仿真系统,并进行了典型故障的自动抗沉仿真。仿真结果表明,当遇到潜艇卡舵或者舱室进水时,专家系统能够很快的启动抗沉规则,对潜艇早期挽回意义重大。 针对潜艇在抗沉过程中的姿态难以控制,容易出现纵倾角、上浮速度过大的现象,本文应用分层控制方法对潜艇自动抗沉系统实现了分层控制,在控制系统下层设计了一种T-S多变量模糊控制器,实现对潜艇抗沉的姿态控制。仿真结果表明,能够很好的控制潜艇的纵倾与上浮速度,控制效果良好。


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