无缆自治水下机器人运动控制技术研究 被引量：7

1

作者 王建国 孙玉山 +2 位作者 万磊 姜大鹏 常文田 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1156-1161,共6页

针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运... 针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运动控制方法和船位推算算法,使得无缆自治水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位功能的同时也能完成远距离高速航行等任务,从而解决了高速航行给无缆自治水下机器人带来的一系列问题。海上进行的速度控制、位置控制和长航程导航试验,验证了无缆自治水下机器人在所提出的运动控制系统控制下可以满足任务需求,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 无缆自治水下机器人(AUV) 运动控制 嵌入式系统 体系结构 推力分配 船位推算

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智能水下机器人视景仿真实验平台研究 被引量：5

2

作者 高霓 王卓 《船海工程》 2009年第5期58-60,共3页

利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真。经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器... 利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真。经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器人在水下运动的实际情况。 展开更多

关键词 智能水下机器人 视景仿真 分布式系统

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自主式水下机器人的光视觉管道探测跟踪系统 被引量：9

3

作者 曾文静 徐玉如 +1 位作者 万磊 张铁栋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期178-183,189,共7页

研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐... 研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐述了图像预处理过程,提出了一种改进的Hough变换方法,改善了管道边界的提取效果.同时采用管道参考区域预测方法,提高了管道的检测率以及实时性,并利用水池试验对系统的可行性和有效性进行了验证. 展开更多

关键词 自主式水下机器人 管道探测 哈夫变换 参考区域

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水下机器人改进S面控制及系统半实物仿真 被引量：4

4

作者 吕翀 庞永杰 +1 位作者 王波 张磊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期957-961,967,共6页

针对S面控制器参数调整困难的问题,研究了改进的粒子群优化(MPSO)算法,自寻优确定S面控制器的控制参数,实现了S面控制器参数优化计算的快速收敛,避免了局部峰值的徘徊.同时,针对某水下航行器的运动控制系统,设计了控制半实物仿真系统,... 针对S面控制器参数调整困难的问题,研究了改进的粒子群优化(MPSO)算法,自寻优确定S面控制器的控制参数,实现了S面控制器参数优化计算的快速收敛,避免了局部峰值的徘徊.同时,针对某水下航行器的运动控制系统,设计了控制半实物仿真系统,阐述了仿真系统的总体结构和水下机器人空间运动的非线性数学模型.仿真结果真实可靠地反映了水下机器人运动过程,验证了本文控制器对机器人的控制效果,对实际下水实验提供重要参考. 展开更多

关键词 自主式水下航行器 改进S面控制 改进的粒子群优化 控制系统 半实物仿真

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水下航行体推进器设计方法研究 被引量：5

5

作者 蔡昊鹏 苏玉民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期428-433,469,共7页

为了保持水下航行体的横向稳定性,避免在螺旋桨驱动时航行体发生横滚,提出了一种扭矩平衡式推进系统及其数值设计方法.推进器利用与保护导管相连的扭曲后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩.设计方法中,采用基于面元法理论的... 为了保持水下航行体的横向稳定性,避免在螺旋桨驱动时航行体发生横滚,提出了一种扭矩平衡式推进系统及其数值设计方法.推进器利用与保护导管相连的扭曲后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩.设计方法中,采用基于面元法理论的数值设计方法设计出螺旋桨,并通过数值迭代设计出导管和后置定子以满足推进器扭矩平衡的条件,最后进行总推力或总功率的校核完成设计工作.文中给出了某鱼雷和某水下机器人推进器的设计过程.通过面元法理论进行了设计参数的研究.设计范例表明了所提出的扭矩平衡式推进器数值设计方法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 扭矩平衡 推进器设计 面元法 水下航行体

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仿真模型组合的验证方法研究 被引量：5

6

作者 冯晓宁 王卓 王金娜 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期7-12,122,共7页

针对提高复杂仿真系统的开发效率和降低开发成本的问题,提出了基于模型组合验证的仿真模型开发框架,将系统开发过程分解为模型的发现、组合和组合后的验证等阶段,通过数据类型验证和动态行为验证来实现仿真模型的重用。给出了基于标签... 针对提高复杂仿真系统的开发效率和降低开发成本的问题,提出了基于模型组合验证的仿真模型开发框架,将系统开发过程分解为模型的发现、组合和组合后的验证等阶段,通过数据类型验证和动态行为验证来实现仿真模型的重用。给出了基于标签转移系统(Labelled Transition System,LTS)的模型行为验证方法,将模型的行为序列表示为LTS,通过强模拟及语义相似度关系来判断组合后模型的动态行为与请求模型的符合程度。导弹对抗仿真模型组合实验结果表明,该方法能够半自动地完成仿真模型的组合验证,对模型有效性的验证能够满足实际应用的要求。 展开更多

关键词 仿真模型组合 数据类型验证 行为验证 标签转移系统

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海面目标自适应实时检测 被引量：6

7

作者 万磊 曾文静 +1 位作者 秦再白 黄蜀玲 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1421-1427,共7页

针对海面运动载体所获得的可见光序列图像及图像自身特点,提出了一种既适应于海天背景下的小目标而又适应于海岸背景下的大目标的目标快速自动检测方法.首先,量化子图像的区域复杂度以及单元区域上、下邻域的灰度差异,以预测并定位海界... 针对海面运动载体所获得的可见光序列图像及图像自身特点,提出了一种既适应于海天背景下的小目标而又适应于海岸背景下的大目标的目标快速自动检测方法.首先,量化子图像的区域复杂度以及单元区域上、下邻域的灰度差异,以预测并定位海界限区域,摒弃不含海界限区域的图像;采用周围纹理抑制方法改进的Canny算子提取海界限区域的主要轮廓,并进行Hough变换而提取海天线或海岸线;依据海界线上的灰度环境判断背景,在划定线附近的局部区域,凭借该区域内海面灰度的平缓特性而对其进行聚类提取目标;分析剩余海面灰度的统计特征,求取属于海面区域的灰度范围,快速区分海面区域和非海面区域;最后,进行后续处理,以剔除伪目标并标记真实目标.结果表明,该方法处理单帧图像的平均耗时在100ms以内,具有较好的准确性和实时性. 展开更多

关键词 图像处理 海界限区域 周围纹理抑制 聚类 海面灰度范围

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基于RANS方程的对拍翼推进器推进性能分析 被引量：6

8

作者 于宪钊 苏玉民 王兆立 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第5期449-455,共7页

文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速... 文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速度以及拍动振幅的增大而呈现先增大后减小的趋势;同时对比分析了双翼对拍与单翼拍动产生的推力和推进效率;这种推进器构造简单,仅通过简单的相对拍动就可产生垂直于机翼轴向的推力,通过机翼的旋转就可产生任意方向的推力,能够满足水下机器人做六自由度运动的推力需求。 展开更多

关键词 推进性能 仿生推进器 拍动翼 动网格

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螺旋桨无空泡噪声的研究 被引量：4

9

作者 苏玉民 窦凤祥 +1 位作者 刘业宝 崔桐 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2013年第5期895-899,共5页

文中建立了一套时域范围内螺旋桨无空泡噪声的预报方法:将基于速度势的非定常面元法计算的螺旋桨表面压力分布作为无空泡噪声计算的输入量,采用声学FW-H方程的Farassat公式获得声压的时间历程,再通过离散傅里叶变换得出噪声的频谱图.通... 文中建立了一套时域范围内螺旋桨无空泡噪声的预报方法:将基于速度势的非定常面元法计算的螺旋桨表面压力分布作为无空泡噪声计算的输入量,采用声学FW-H方程的Farassat公式获得声压的时间历程,再通过离散傅里叶变换得出噪声的频谱图.通过对计算结果的比较和分析,得出螺旋桨在无空泡状态下,厚度噪声要比载荷噪声小得多,可忽略不计.载荷噪声和厚度噪声具有明显的指向性,载荷噪声声压级在桨轴方向最大,在桨盘面方向最小. 展开更多

关键词 无空泡噪声 时域 频域 面元法

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基于面元法的三维机翼数值设计 被引量：2

10

作者 蔡昊鹏 苏玉民 沈海龙 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2009年第6期30-35,共6页

利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼。取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,... 利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼。取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,求解出几何修正因子以改变机翼几何形状,多次迭代后得到具有目标压力分布形式的机翼。再由给定的环量及厚度分布修改目标压力,重新设计机翼,最后得到符合设计要求的三维机翼。重点讨论了数值设计中尾涡模型、目标压力分布形式、几何控制点对设计结果的影响,及如何加快计算收敛。算例分析表明,设计方法收敛快速、有效可行,计及尾涡衰减及卷曲能够得到更准确的设计结果,目标压力分布形式和几何控制点的选取决定了设计机翼的光顺性。 展开更多

关键词 三维机翼 面元法 数值设计 压力分布 环量分布

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基于面元法的舵球鳍组合节能装置理论 被引量：2

11

作者 刘业宝 苏玉民 +1 位作者 沈海龙 鞠磊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期374-378,384,共6页

根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵-舵球-鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度... 根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵-舵球-鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度)进行了变尺度计算与分析.计算结果表明,舵球鳍节能效果较舵球为佳,并具有节能效果最佳的尺寸及安装角度. 展开更多

关键词 舵球鳍 节能 面元法 螺旋桨

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舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文） 被引量：1

12

作者 孙瑜 苏玉民 胡海洲 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1071-1082,共12页

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证... 文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。 展开更多

关键词 扭曲舵 水动力性能 舵球 推力鳍 计算流体力学

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梢涡对拍动平板升力性能的影响 被引量：1

13

作者 于宪钊 苏玉民 李鑫 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期604-608,共5页

采用有限体积法求解黏性Navier-Stokes方程,以动网格方法基于弹簧变形原理结合拉普拉斯网格重绘方法光顺网格,分析了Re=100时2-D、3-D拍动平板的升力、阻力性能以及尾流场,并采用并行计算求解3-D问题以节省计算时间.通过计算旋转同步、... 采用有限体积法求解黏性Navier-Stokes方程,以动网格方法基于弹簧变形原理结合拉普拉斯网格重绘方法光顺网格,分析了Re=100时2-D、3-D拍动平板的升力、阻力性能以及尾流场,并采用并行计算求解3-D问题以节省计算时间.通过计算旋转同步、滞后2种拍动模式下平板升力性能,以及拍板运动过程中流场压力分布的变化,探讨梢涡对拍板升力性能的影响.计算结果表明,在旋转滞后模式下梢涡使拍板的升力系数有较大增加,而旋转同步模式下仅使拍板的升力系数稍有增加,说明梢涡对拍板升力性能的影响与拍板运动参数有重要关系. 展开更多

关键词 梢涡 动网格 升力 拍动平板

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应用基于MPI的混合粒子群算法的三维水翼优化设计(英文)

14

作者 张赫 徐玉如 蔡昊鹏 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第9期977-985,共9页

提出一种三维水翼的优化设计方法。方法应用混合粒子群算法(HPSO)与边界元法相结合进行三维水翼的优化和性能计算工作、应用多级罚函数法解决水翼设计这一多约束、多变量的优化问题。基于免疫理论和惯性权值非线性递减策略的混合微粒群... 提出一种三维水翼的优化设计方法。方法应用混合粒子群算法(HPSO)与边界元法相结合进行三维水翼的优化和性能计算工作、应用多级罚函数法解决水翼设计这一多约束、多变量的优化问题。基于免疫理论和惯性权值非线性递减策略的混合微粒群算法,能够有效抑制算法早熟收敛,平衡全局和局部搜索能力。优化设计过程中,水翼的剖面形状、攻角及展弦比作为设计变量,给定的压力分布形式、升阻力系数作为设计约束或设计目标。混合粒子群算法通过划分子种群、应用基于MPI通信机制的并行计算来实施,最大限度减小了计算时间。设计算例表明了文中提出的三维水翼优化设计方法收敛速度快、计算时间短、有效可行。 展开更多

关键词 三维水翼 优化设计 混合粒子群算法 边界元法 MPI

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