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水下超高速航行体的动力学建模及控制问题研究
被引量：
10
1
作者
孙尧
赵新华
莫宏伟
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008年第2期144-150,共7页
水下超高速航行体的全部或大部分表面被空泡包裹,只有小部分与水接触.空泡的包裹一方面使航行体的阻力显著降低以达到高速航行的目的,另一方面又改变了航行体所受流体动力及其力矩的平衡方式,给超高速水下航行体的建模和控制带来了很大...
水下超高速航行体的全部或大部分表面被空泡包裹,只有小部分与水接触.空泡的包裹一方面使航行体的阻力显著降低以达到高速航行的目的,另一方面又改变了航行体所受流体动力及其力矩的平衡方式,给超高速水下航行体的建模和控制带来了很大难度.该文采用空化器和尾部控制面联合控制方法,建立了水下超高速航行体纵向运动的动力学及控制模型.利用鲁棒性极点配置算法设计控制器并对该系统进行了仿真分析.分析结果表明,该控制方法能够明显改善超高速航行体系统的动态稳定性和可控品质,为进一步研究水下超高速航行体的动力学控制问题提供了一定的理论依据.
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关键词
水下超高速航行体
流
体
动力
动态稳定性
鲁棒性极点配置
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职称材料
水下超高速航行体双模态控制研究
2
作者
韩云涛
孙尧
莫宏伟
《系统仿真学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008年第17期4668-4671,共4页
水下航行体在高速运动时,其全部或大部分表面被空泡包裹。由于水动力和周围环境扰动使航行体尾部与空泡壁相互作用产生滑行力,滑行力的存在使系统具有较强的非线性并导致不稳定的航行状态。针对航行体纵向运动数学模型可以描述为无滑行...
水下航行体在高速运动时,其全部或大部分表面被空泡包裹。由于水动力和周围环境扰动使航行体尾部与空泡壁相互作用产生滑行力,滑行力的存在使系统具有较强的非线性并导致不稳定的航行状态。针对航行体纵向运动数学模型可以描述为无滑行力的线性模型和存在滑行力的非线性模型,设计了基于状态的切换控制策略并设计了双模态控制器,对于线性模型采用状态反馈控制,对于非线性模型采用基于微分几何的反馈线性化方法。仿真结果表明,基于状态切换的双模态控制器减小了滑行力,对于初始状态扰动具有鲁棒性。
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关键词
水下超高速航行体
双模态控制
滑行力
反馈线性化
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职称材料
考虑温度场的超高速水下航行体运动特性分析
3
作者
刘少杰
傅慧萍
李杰
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023年第6期39-48,共10页
[目的]旨在研究水的可压缩性和温度场对超高速水下航行体超空泡现象及其运动特性的影响。[方法]首先,基于CFD通用软件Fluent 19.2,采用同时考虑水的压缩性和温度场的数值模型,对跨超声速航行体的自由运动进行计算,并与文献[1]中实验结...
[目的]旨在研究水的可压缩性和温度场对超高速水下航行体超空泡现象及其运动特性的影响。[方法]首先,基于CFD通用软件Fluent 19.2,采用同时考虑水的压缩性和温度场的数值模型,对跨超声速航行体的自由运动进行计算,并与文献[1]中实验结果进行定性和定量的对比,验证所采用数值方法的有效性;然后,对不同初始速度下的运动特性进行分析,并以航行时间为0.008 s所对应的航程为对比量进行分析;最后,讨论发射深度和环境温度对运动特性的影响。[结果]结果显示,当航速大于2000 m/s时,再增加初始速度不能显著增加有效航程;航程变化在3%以内的不用考虑温度场影响的临界速度区间为1450~1475 m/s;随着发射深度的增加,航行体所受阻力越大,航程逐渐减小,环境温度越高,有效航程也越短。[结论]研究表明,所采用的同时考虑水的压缩性和温度场影响的数值模型可以应用于超高速水下航行体运动分析中,对实践应用具有参考价值。
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关键词
超高速
水下
航行
体
超空泡
能量方程
液
体
可压缩性
运动特性
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职称材料
题名
水下超高速航行体的动力学建模及控制问题研究
被引量：
10
1
作者
孙尧
赵新华
莫宏伟
机构
哈尔滨工程大学自动化学院
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008年第2期144-150,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(60672035/F010119)
博士点基金资助项目(20050217021)
文摘
水下超高速航行体的全部或大部分表面被空泡包裹,只有小部分与水接触.空泡的包裹一方面使航行体的阻力显著降低以达到高速航行的目的,另一方面又改变了航行体所受流体动力及其力矩的平衡方式,给超高速水下航行体的建模和控制带来了很大难度.该文采用空化器和尾部控制面联合控制方法,建立了水下超高速航行体纵向运动的动力学及控制模型.利用鲁棒性极点配置算法设计控制器并对该系统进行了仿真分析.分析结果表明,该控制方法能够明显改善超高速航行体系统的动态稳定性和可控品质,为进一步研究水下超高速航行体的动力学控制问题提供了一定的理论依据.
关键词
水下超高速航行体
流
体
动力
动态稳定性
鲁棒性极点配置
Keywords
underwater high-speed vehicle
hydrodynamic force
dynamic stability
robust pole assignment
分类号
O352 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
水下超高速航行体双模态控制研究
2
作者
韩云涛
孙尧
莫宏伟
机构
哈尔滨工程大学自动化学院
出处
《系统仿真学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008年第17期4668-4671,共4页
基金
国家自然科学基金项目(60672035)
高等学校博士学科点专项科研基金项目(20050217021)
文摘
水下航行体在高速运动时,其全部或大部分表面被空泡包裹。由于水动力和周围环境扰动使航行体尾部与空泡壁相互作用产生滑行力,滑行力的存在使系统具有较强的非线性并导致不稳定的航行状态。针对航行体纵向运动数学模型可以描述为无滑行力的线性模型和存在滑行力的非线性模型,设计了基于状态的切换控制策略并设计了双模态控制器,对于线性模型采用状态反馈控制,对于非线性模型采用基于微分几何的反馈线性化方法。仿真结果表明,基于状态切换的双模态控制器减小了滑行力,对于初始状态扰动具有鲁棒性。
关键词
水下超高速航行体
双模态控制
滑行力
反馈线性化
Keywords
underwater high-speed vehicle
dual-mode control
planing force
feedback linearization
分类号
TJ630.3 [兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
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职称材料
题名
考虑温度场的超高速水下航行体运动特性分析
3
作者
刘少杰
傅慧萍
李杰
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023年第6期39-48,共10页
文摘
[目的]旨在研究水的可压缩性和温度场对超高速水下航行体超空泡现象及其运动特性的影响。[方法]首先,基于CFD通用软件Fluent 19.2,采用同时考虑水的压缩性和温度场的数值模型,对跨超声速航行体的自由运动进行计算,并与文献[1]中实验结果进行定性和定量的对比,验证所采用数值方法的有效性;然后,对不同初始速度下的运动特性进行分析,并以航行时间为0.008 s所对应的航程为对比量进行分析;最后,讨论发射深度和环境温度对运动特性的影响。[结果]结果显示,当航速大于2000 m/s时,再增加初始速度不能显著增加有效航程;航程变化在3%以内的不用考虑温度场影响的临界速度区间为1450~1475 m/s;随着发射深度的增加,航行体所受阻力越大,航程逐渐减小,环境温度越高,有效航程也越短。[结论]研究表明,所采用的同时考虑水的压缩性和温度场影响的数值模型可以应用于超高速水下航行体运动分析中,对实践应用具有参考价值。
关键词
超高速
水下
航行
体
超空泡
能量方程
液
体
可压缩性
运动特性
Keywords
ultra-high-speed underwater vehicle
supercavitation
energy equation
liquid compressibility
motion characteristics
分类号
U661.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
水下超高速航行体的动力学建模及控制问题研究
孙尧
赵新华
莫宏伟
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008
10
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
水下超高速航行体双模态控制研究
韩云涛
孙尧
莫宏伟
《系统仿真学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
考虑温度场的超高速水下航行体运动特性分析
刘少杰
傅慧萍
李杰
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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