邓志红[1]2001年在《舰载捷联式猎雷声纳基阵动力学建模与鲁棒控制研究》文中提出水雷作为一种有威慑力的水中兵器，在现代战争中已成为海岸基地布防和阻断敌方航路，封锁海港的极具杀伤力的攻守兼备型武器，是海战的有效手段之一。在各种反水雷方法中，猎雷以其快速性、主动性、安全性而被各国海军认为是重要的反水雷手段。本文以国防预研型号项目“H／SJL-863猎雷声纳控制稳定系统”的研制任务为背景，对舰载捷联式猎雷声纳基阵动力学建模及鲁棒控制问题进行了深入研究，主要工作如下： 首次建立了舰载猎雷声纳基阵较完整的动力学模型，给出了便于直接进行控制设计和仿真的规范化通用形式的猎雷声纳基阵动力学方程。由于猎雷艇作为动基座的存在和声纳基阵的框架结构特点，提出了以艇体坐标系为运动坐标系，运用变形的欧拉定理和坐标变换建立声纳基阵相对自身坐标系的旋转运动方程的建模思想；将所建立的矢量形式的动力学模型展开整理，获得了状态矩阵形式的猎雷声纳基阵动力学方程，为系统动力学模型的实用化奠定了基础。 对猎雷声纳基阵的动力学特性进行分析研究，指出了猎雷声纳基阵控制系统为非线性、强耦合的动力学系统；从一般的惯量矩阵特性入手，证明了猎雷声纳基阵的惯量矩阵具有有界性、对称性及正定性等动力学特性。上述分析结果反映了系统的本质特征，为对系统控制方案的合理选择、研究与设计提供了有益的理论指导。 对猎雷声纳基阵的动力学模型进行简化研究，给出了简化后简洁、实用的数学模型。首先从声纳基阵框架结构的正交性和工作点的合理选择出发，使模型的结构得以简化；其次根据系统性能指标及框架间耦合性强弱，忽略相对小量，对声纳基阵复杂的非线性耦合模型进一步简化；最后考虑模型系数矩阵的特点，运用低阶多项式逼近和误差仿真的方法，实现了对模型的再次降阶简化处理。仿真结果表明了简化的合理性与有效性。 首次提出了以干扰解耦控制来补偿艇体姿态对声纳基阵姿态的影响。为此，对具有可量测干扰的不确定非线性系统的干扰解耦的条件进行研究，给出干扰解耦条件，并构造出解耦控制器形式。对猎雷声纳基阵进行可测干扰 哈尔滨工程大学博士学位论文解耦研究，仿真结果表明，本文提出的补偿方案是正确的、可行的。 进行了具有可调参数的不确定非线性系统鲁棒输出跟踪控制理论研究。基于反馈线性化方法和复合Lyapunov方法，作者提出了一种具有可调参数的鲁棒输出跟踪控制律，不仅可以保证系统指数输出跟踪，而且闭环系统状态有界。由于可调参数的引入，改善了系统跟踪的暂态性能，通过适当选取该参数，使系统的控制精度与能量消耗得到合理折衷；将所设计的控制器进行实例验证，仿真结果表明了控制器的有效性。 对猎雷声纳基阵进行鲁棒输出跟踪控制的设计研究。猎雷声纳基阵的姿态控制问题实质上是跟踪控制问题，在进行理论研究的基础上，作者设计了具有可调参数声纳基阵姿态鲁棒输出跟踪控制系统，并基于反馈线性化方法将可测干扰解耦研究结果与鲁棒输出跟踪研究结果相结合，形成了同时具有干扰解耦、输出跟踪和不确定性补偿的猎雷声纳基阵鲁棒控制策略。仿真结果表明了所提出的控制策略具有有效性与可行性。
杜延春[2]2006年在《舰载捷联式猎雷声纳基阵GA-NN稳定控制研究》文中提出在各种反水雷方法中，猎雷以其快速性、主动性、安全性而被各国海军认为是重要的反水雷手段。舰载捷联式猎雷声纳基阵作为猎雷声纳的载体，它的姿态控制的优劣将决定猎雷的成功与否。 在舰载捷联式猎雷声纳基阵(SMSA)控制系统数学平台中，由于舰船摇摆运动引起的猎雷声纳基阵的线位移和叁角函数变换带来的间断点问题，本文提出了修正的指令方位角ψ_t和俯仰角β_t，并用它们来取代原数学平台中的指令方位角ψ_g和俯仰角β_g，推导出了修正的猎雷声纳基阵控制系统数学平台模型，该数学平台成功解决了线位移和间断点问题。 针对遗传算法搜索速度慢，本文给出了一种改进遗传算法(IGA)，在此基础之上，提出了基于改进遗传算法的对角回归神经网络(GA-DRNN)，也就是用IGA对DRNN输入层、隐含层和输出层学习速率(η_I，η_D，η_O)，以及隐含层神经元数目(q)进行优化，由优化的参数构成DRNN。仿真结果表明，选用由IGA优化得到的DRNN具有优良的品质。 猎雷声纳基阵叁轴运动系统是一个强耦合系统，本文提出了用神经网络对猎雷声纳基阵控制系统进行解耦，建立了基于DRNN的分散式解耦器，推导出猎雷声纳基阵控制系统分散式GA-DRNN解耦器的训练算法。该解耦器在仿真中实现了补偿猎雷声纳基阵叁轴运动耦合影响的作用。 将DRNN和GA-DRNN应用到猎雷声纳基阵运动姿态的伺服系统之中，设计了猎雷声纳基阵方位角、俯仰角和横滚角的DRNN及GA-DRNN伺服系统。DRNN和GA-DRNN伺服系统进行仿真表明，系统的跟踪误差小，调整时间短，当参数出现摄动时也能够保持系统的稳定性，具有较强的鲁棒性。 研究了猎雷声纳基阵叁轴运动主从协调控制策略。首次提出并建立了猎雷声纳基阵指向误差数学模型。提出了猎雷声纳基阵控制系统分层递阶智能控制系统，给出了由系统管理和数学平台组成的组织级，由解耦器、运动轨迹规划、速度规划和数据传输协调组成的协调级，由叁轴直流伺服系统组成的执行级和由传感器信息管理等组成的信息融合级构成的猎雷声纳基阵控制系统分层递阶智能控制系统。针对猎雷声纳基阵运动轨迹规划，首次推导出
杨秀雷[3]2007年在《自主推进式猎雷声纳系统体系结构研究》文中指出在各种反水雷方法中，猎雷声纳猎雷以其快速性、主动性、安全性而被各国海军认为是重要的反水雷手段。作为一种新概念武器平台，自主推进式猎雷声纳系统无论在海洋的探测开发还是在军事上都有着广阔的应用前景，许多国家都投入大量的人力、物力进行研究。自主推进式猎雷声纳系统是一个高新技术的工程系统，它所涉及的每项技术课题均属尖端科技。本文基于对自主推进式猎雷声纳系统的工作环境和任务特点的分析，对自主推进式猎雷声纳系统的总体构成和各个功能单元模块进行了详细的分析和阐述，并对系统的关键性技术做了前瞻性的探讨与研究，主要内容包括：1．详细分析自主推进式猎雷声纳系统的组成，对各组成单元的功能特点进行阐述，在此基础上构建了系统的总体框架模型。同时在系统总体框架模型的基础上，结合各个组成单元的功能、特点详细描述了系统的基本工作流程以及水下航行器的操控和自主作业过程。并进一步确定了自主推进式猎雷声纳系统的关键性技术。2．分析常用的通信、导航系统的组成以及各自的优、缺点，结合自主推进式猎雷声纳系统的工作环境和作业特点确定自主推进式猎雷声纳系统的通信、导航的基本方式。重点对组合导航方式和水下通信技术做了阐述，提出系统的通信导航技术的基本解决方案。3．对信息融合的基本原理、功能模型、层次结构、算法和相关应用问题结合自主推进式猎雷声纳系统进行系统的研究和探讨。同时，对多传感器融合技术在组合导航的卡尔曼滤波技术和水雷目标识别中的应用做了阐述。4．将遗传算法和具有学习能力的基于案例的类比学习方法有机的结合，对自主推进式猎雷声纳系统水下航行器的最优路径规划问题提出了一种新的解决方法。给出了该方法的具体设计和实现的方法以及相应的算法。该方法虽然仅是结合课题进行的一次探索研究，但是仿真结果证明：该方案是成功可行的，它使自主推进式猎雷声纳系统水下航行器具有了一定的自主导航、自主避障和自主作业的能力。5．基于对自主推进式猎雷声纳体系结构的研究，设计了一种自主推进式猎雷声纳系统的半物理仿真方案，给出方案的硬件网络构成和软件结构。分析仿真系统的信号流程以及虚拟仿真设备软件结构
常绪成[4]2009年在《群阵列制式猎雷声纳系统信息接收处理研究》文中指出随着技术的进步,水雷已经从早期比较原始的爆炸物变为一种高技术装备。现有的猎雷系统存在效率低、安全性低、灵活性差的缺点。作为一种新概念系统,群阵列制式猎雷声纳系统能有效地解决上述缺点,无论在海洋的探测开发还是在军事上都有着广阔的应用前景。群阵列制式猎雷声纳系统是一个高新技术的工程系统,它所涉及的每项技术课题均属尖端科技。本文结合项目,在已经构建出系统总体结构和各个功能单元模块的基础上,对系统实现的关键技术一多发射基阵与单一接收基阵之间的信息传输技术又做了进一步的探讨与研究,目的是为了整个系统的研制奠定理论基础。主要的内容包括:1.结合现有的水雷探测系统的优缺点,通过分析现在海洋环境和需求,提出一种新的探测系统一群阵列制式猎雷声纳系统,详细分析了其系统构成,并结合其工作流程对系统结构作了进一步说明,介绍了这种系统的优点。2.结合系统工作环境条件,介绍了影响系统信息传输的两种干扰因素:海洋环境噪声和混响。介绍了深海和浅海的海洋环境噪声来源及其谱,利用浅海典型的海洋环境噪声平均谱级图对海洋环境噪声进行MATLAB编程仿真并得到海洋环境噪声序列。介绍了混响基本概念及其统计特性,利用单元散射物理模型结合海洋统计特性对海洋混响建模,首先得到平均混响级的数学模型,然后反演计算得到混响的衰减规律,并对其进行MATLAB编程仿真,得到海洋混响信号。3.通过分析声纳目标亮点模型,利用传递函数的概念将目标回波特征的刻画通过亮点理论模型简化为一组不同方位上的A_m、τ_m、(?)_m(m=1,2,3…N)的值。分析了具有球冠形头部圆柱壳体的回波结构特征,包括其几何回波和弹性回波结构特征。最后通过MATLAB编程仿真得到典型水雷目标的回波信号。并对仿真得到的回波信号进行相关处理提取出其亮点结构。4.分析了声纳信号接收机的单信道和多信道结构,并介绍了其不足之处,给出了利用基于多相滤波的多信道化接收机结构的理由,详细分析了其原理并建立了数学计算模型,对多信道化接收机结构分两种情况在MATLAB中进行了验证和实例仿真,仿真结果表明了该结构能有效得对多个不同载频的合成回波信号实现正确地分离,而且还不改变原回波信号的亮点结构。验证了该结构的正确性和可行性。
参考文献：
[1]. 舰载捷联式猎雷声纳基阵动力学建模与鲁棒控制研究[D]. 邓志红. 哈尔滨工程大学. 2001
[2]. 舰载捷联式猎雷声纳基阵GA-NN稳定控制研究[D]. 杜延春. 哈尔滨工程大学. 2006
[3]. 自主推进式猎雷声纳系统体系结构研究[D]. 杨秀雷. 哈尔滨工程大学. 2007
[4]. 群阵列制式猎雷声纳系统信息接收处理研究[D]. 常绪成. 哈尔滨工程大学. 2009