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潜艇近水面空间运动联合控制系统研究

王毓顺  
【摘要】: 近年来,随着潜艇的军事战略地位的日益提高,世界上一些主要军事大国都加强了对潜艇的研究工作。由于潜艇在水下的活动范围有限,同时潜艇又必须具备良好的操纵性能,既要保证定深,定向的稳定运动,又要能机动灵活的规避或进入武器发射的战斗状态。这样就给潜艇的操纵控制提出了很高的要求。本文就潜艇综合操纵控制系统的设计作了理论上的研究和探索,完成的主要工作有: 首先,本文利用潜艇六自由度运动的原始数学模型,通过化简得到潜艇的运动仿真模型和控制系统设计用数学模型。利用所得到的数学模型,针对潜艇运动各自由度之间的强耦合、非线性及近水面航行受波浪力干扰的特点,本文采用了鲁棒性强,且具有解耦功能和处理非线性能力的变结构控制来设计潜艇变结构控制器。 针对变结构控制存在抖动的缺点,首次提出了用饱合边界层和自适应双神经元变结构控制器(Adaptive Variable Structure Control with Twin-neuron简称AVSCT)的设计方法,并将其应用于潜艇空间运动联合控制系统中。 首次在潜艇AVSCT中引入PSD智能控制算法,并采用了分别调整学习速率的方法。 在研究潜艇近水面空间运动联合操纵控制系统中,首次提出了在操纵控制系统中采用水舱的模糊控制方法,并首次将单神经元引入水舱模糊控制中,使水舱的模糊控制表可以在线学习、修正。 在研究潜艇在深海航行的操纵控制中,首次提出了具有双基因遗传算法的模糊滑模控制器的新方法,仿真结果表明了该方法不仅避免了抖振的影响,而且具有很好的系统性能。


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