水下运载器操纵控制及模拟仿真技术PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 水下运载器操纵性研究的历史 1

1.2 水下运载器近水面和近海底航行的研究现状与趋势 2

1.3 水下运载器操纵控制方法的历史与现状 2

1.4 系统仿真技术的研究现状与趋势 5

参考文献 6

第二章 水下运载器空间运动方程 8

2.1 坐标系和空间运动主要参数 8

2.1.1 坐标系 8

2.1.2 空间运动主要参数 9

2.2 定系与动系间的坐标变换 10

2.2.1 坐标轴变换 10

2.2.2 两个坐标系间的坐标变换关系式 11

2.3 动力学方程的坐标变换 12

2.3.1 动量定理 12

2.3.2 动量矩定理 13

2.4 作用于水下运载器的水动力的一般表达式 14

2.4.1 缓慢运动假设 14

2.4.2 水动力分类 14

2.4.3 水动力的一般表达式 14

2.4.4 水动力系数 15

2.5 空间运动受力分析 16

2.5.1 静力 16

2.5.2 惯性水动力 18

2.5.3 黏性水动力 20

2.5.4 黏性水动力中包含惯性水动力的情况 26

2.6 空间运动方程 27

2.7 近水面和近海底的空间运动方程 29

2.7.1 边界条件对水动力系数的影响 29

2.7.2 波浪对运载器空间运动的影响 30

参考文献 33

第三章 水下运载器操纵控制方法 34

3.1 水下运载器运动控制的原理 34

3.1.1 航向控制的原理 34

3.1.2 深度控制的原理 36

3.1.3 纵倾控制的原理 37

3.2 水下运载器运动控制的数学模型 38

3.2.1 水下运载器水平面运动控制的数学模型及其表示方法 38

3.2.2 水下运载器垂直面运动控制的数学模型及其表示方式 43

3.3 水下运载器运动控制器的设计 45

3.3.1 水下运载器运动控制的性能指标确定 45

3.3.2 水下运载器运动控制器的时域分析法 47

3.3.3 水下运载器运动控制器的频域分析法 50

3.3.4 水下运载器运动控制实例 52

3.4 水下运载器运动控制技术的发展 56

3.4.1 滑模控制在水下运载器运动控制中的应用 56

3.4.2 H∞控制器在运动控制中的应用 61

3.5 智能控制技术在水下运载器运动控制中的应用前景 81

3.5.1 模糊控制技术的应用 84

3.5.2 神经网络控制技术的应用 92

参考文献 100

第四章 水下运载器空间运动的物理仿真技术 102

4.1 水下运载器空间运动物理仿真的目的和内容 102

4.1.1 物理仿真的目的 102

4.1.2 物理仿真的内容 102

4.2 实物仿真试验 103

4.2.1 水下运载器实物试验的目的 103

4.2.2 试验条件和要求 104

4.2.3 各类试验方法和内容 104

4.3 模型试验 112

4.3.1 引言 112

4.3.2 相似理论 113

4.3.3 模型设计 114

4.3.4 自由自航模试验 115

4.3.5 模型试验的尺度效应 117

4.3.6 约束模试验 117

4.4 模拟器仿真试验 131

4.4.1 模拟器的发展 131

4.4.2 模拟器的基本构成 132

4.4.3 模拟器的功能和用途 133

4.4.4 技术要点 134

参考文献 135

第五章 水下运载器空间运动的计算机模拟仿真 136

5.1 计算机仿真基本概念 136

5.1.1 什么是计算机仿真 136

5.1.2 计算机仿真技术的发展概况 136

5.1.3 计算机仿真模型与方法 137

5.1.4 计算机仿真的步骤 139

5.2 基于MATLAB的数字仿真 140

5.2.1 MATLAB概述 140

5.2.2 MATLAB中的模型与仿真方法 148

5.3 基于SIMULINK的图形化数字仿真技术 149

5.3.1 SIMULINK交互环境的概述 149

5.3.2 SIMULINK基本操作 150

5.3.3 水下运载器运动仿真器的SIMULINK表示 158

5.3.4 水下运载器运动控制器的SIMULINK表示 162

5.4 虚拟现实（VR）技术在水下运载器运动仿真中的应用 164

5.4.1 虚拟现实技术概述与发展 164

5.4.2 MultiGen Creater/Vega虚拟软件平台介绍 166

5.4.3 基于MultiGen Creator的三维建模技术 168

5.4.4 MultiGen Vega视景驱动技术 173

参考文献 181

第六章 水下运载器空间运动模拟仿真实例 183

6.1 水下运载器水平面运动MATLAB仿真实例 183

6.1.1 水下运载器SIMULINK运动仿真模型建立 183

6.1.2 水下运载器运动性能分析的MATLAB实现 185

6.1.3 水下运载器频域分析的MATLAB实现 186

6.1.4 控制器模型设计与优化 187

6.2 水下运载器垂直面运动的SIMULINK仿真实例 190

6.2.1 SIMULINK仿真模型的建立 190

6.2.2 设置SIMULINK仿真参数 190

6.2.3 滑模控制器设计 190

6.2.4 SIMULINK仿真结果的观察与记录 194

6.3 水下运载器虚拟视景仿真系统 197

6.3.1 虚拟视景仿真系统总体设计 197

6.3.2 仿真系统人机交互界面介绍 198

6.3.3 仿真系统使用方法 200

6.3.4 仿真系统实景展示 206

参考文献 208