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基于模型预测控制算法的轻型长航程AUV航控系统研究被引量：2: 2020年; 针对海洋时变中小尺度过程长期精细观测需求,研制了一种轻型长航程AUV。这种AUV的最大特征是借鉴了水下滑翔机的变浮力、重心可调执行机构,使得其具备海洋环境自适应能力,可在不同海水密度条件下实现零攻角高效航行。首先介绍了轻型长航程AUV的系统组成,讨论了这种可变浮力、可调重心AUV的航行控制系统设计;针对这种AUV新增的浮力和重心两个控制输入量间存在系统耦合的问题,开展了基于模型预测算法的零攻角定深航行控制器研究,着重阐述和推导了控制目标的修正、面向控制的动力学建模以及模型预测控制器的设计过程;最后通过仿真验证了所述方案和方法的可行性。该研究有利于提高轻型长航程AUV的航行效率,进一步提升AUV的续航能力。; 黄琰黄琰俞建成乔佳楠俞建成谢宗伯; 关键词：模型预测控制

三维被动摆动水翼对波浪滑翔机推进动力的性能研究被引量：10: 2020年; 针对水翼在波浪滑翔机运动中对本体产生的推进动力的预报问题,利用CFD分析软件Star-CCM+中的平面运动机构(PMM)模块,对水翼翼板在波浪滑翔机主体随浪升沉过程中产生的升沉和绕自身旋转轴被动摆动的耦合运动过程进行三维模拟。通过对运动过程中水翼产生的推进动力进行分析,探究水翼的波浪参数(波高、周期)和结构参数(展弦比)等对水翼推进性能的影响。研究发现,在相同波高下,水翼摆动角速度与波浪周期成反比;水翼的前向平均推力系数与周期的平方成反比、与波高值近似成二次项比例关系;展弦比增加可以增大翼板的平均推力系数,但增加幅度不大。; 胡峰赵文涛黄琰黄琰黄琰俞建成; 关键词：三维水翼推进动力结构参数

长航程AUV螺旋桨的数值设计及试航验证被引量：6: 2019年; 基于RANS计算,开展长航程AUV螺旋桨的数值设计。该AUV设计航速仅2kn,要求阻力预报具有较高的精度;为此,各个方向的网格按相同尺度减小比率,设计了三套结构化网格,对阻力计算结果进行了数值不确定度分析。基于自航和敞水模拟,分析得到了实效伴流分布;应用升力线方法设计了适伴流最佳环量螺旋桨,采用螺旋桨进行了RANS自航模拟,预报了AUV的功率-转速-航速关系,并与湖试结果进行了初步比较,结果表明该方法具有良好的精度。; 张若初董小倩王振宇黄琰俞建成杨晨俊; 关键词：AUV 螺旋桨 RANS

AUV智能化现状与发展趋势被引量：58: 2020年; 归纳总结了国内外AUV单体平台与人工智能方法相结合的主要成果.从探测感知、航行控制决策、路径规划、故障诊断等核心技术环节进行深入剖析,探讨了人工智能方法在AUV典型作业场景下的应用.最后,指出了AUV的智能化发展趋势.; 黄琰黄琰俞建成李岩李岩; 关键词：自主水下机器人人工智能运动控制

基于改进快速行进平方法的无人帆船动态避碰方法: 2024年; [目的]为解决无人帆船在开阔水域的多船避碰问题,对基于改进快速行进平方(IFMS)法的局部动态避碰算法进行研究。[方法]考虑到帆船的速度不可控,将其避碰行为转化为航向控制问题,并以总势场梯度下降方向为期望避碰航向。当帆船没有碰撞危险或顺风航行时,仅通过构造时间势场来避开所有静止不规则障碍并到达目标点;而当帆船存在航行约束时,根据《国际海上避碰规则》(COLREGS)为特定会遇场景设计高斯似然函数用以动态地构建障碍势场。同时,考虑到帆船的航行死区,引入局部风势场,实现帆船动态避碰与“之”字形航行策略相结合的应用需求。[结果]结果显示,所提算法可以使无人帆船在遵守避碰规则和避免航行死区的同时,成功地在各种会遇场景下实现与其他帆船、受限机动船的避碰操作,相比原始快速行进平方(FMS)算法,逆风航行时间大大缩短,避碰航迹也更加合理、安全。[结论]所提方法符合帆船运动特性及避碰规则,在复杂环境下具有较高的安全性和鲁棒性,对无人帆船自主避障技术发展具有一定的科学价值。; 赵文涛靖龙悦孙朝阳黄琰黄琰; 关键词：动态避障国际海上避碰规则

基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法: 2024年; [目的]面向无人帆船在水面、水下跨域异构海洋机器人的协同作业场景,提出基于模型预测控制(MPC)的无人帆船轨迹跟踪方法。[方法]针对“海鸥”号无人帆船,建立其动力学模型及运动学模型,通过分析无人帆船动力学特点及执行器约束条件,构建MPC目标函数及系统约束条件,将无人帆船的轨迹跟踪问题转化为优化问题,并利用Matlab软件开展仿真实验验证。[结果]仿真结果表明,与“帆–舵”分离的PID轨迹跟踪控制方法相比,所提出的无人帆船“帆–舵”联合MPC控制方法更便于添加约束条件,其在风向变化的情况下能以更小的轨迹跟踪误差来更快地收敛于指定轨迹,且其可以实现逆风折线航行。[结论]研究成果可为无人帆船的帆、舵控制提供新的思路,提高其轨迹跟踪能力,进一步为无人帆船与AUV的高效协同作业提供技术保障。; 贾金恒黄琰黄琰赵文涛颜闽秀; 关键词：模型预测控制 MATLAB

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黄琰