导读:本文包含了空泡控制论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:空泡,卡尔,模型,线性化,水洞,流体,噪声。
空泡控制论文文献综述
单春蕾,姜大超,成鑫[1]（2019）在《某核电厂STR系统排污箱空泡腐蚀的原因分析及控制措施》一文中研究指出空泡腐蚀是一种特殊的腐蚀形式,对金属材料造成的损伤极大。本文简要介绍了某核电厂STR系统排污箱的空泡腐蚀概况,分析了产生空泡腐蚀的原因及过程,并从设计和运行两个方面提出了相关控制措施。(本文来源于《特种设备安全技术》期刊2019年03期）
张成举,王聪,曹伟,王金强[2]（2019）在《基于无迹卡尔曼滤波的超空泡航行体最优控制研究》一文中研究指出针对超空泡航行体运动过程中环境噪声和测量噪声带来的不利影响,提出一种基于无迹卡尔曼滤波器(UKF)的最优控制算法。通过超空泡航行体动力学建模,建立含有环境噪声和测量噪声的状态方程,分别在无滤波器和含有UKF情况下的最优控制器进行了仿真分析。研究结果表明:在环境噪声和测量噪声干扰下,超空泡航行体跟踪误差较大,运动极其不稳定,处于失稳状态;在UKF作用下,超空泡航行体跟踪误差明显减小,在较短时间内达到全包裹状态,有较好的信号处理效果。(本文来源于《兵工学报》期刊2019年06期）
张达[3]（2019）在《超空泡航行体入水纵向控制的研究》一文中研究指出超空泡航行体的相关研究一直被世界许多国家所重视,由于超空泡的包裹使得航行体在水下受到的阻力大幅减少,在火箭发动机的推动下可以达到极高的航速,远超普通航行体(如常规鱼雷),但由于超空泡航行体受力情况复杂,当其速度过快时,航行体的控制变的十分困难,如何有效控制在水中高速运动的超空泡航行体,一直以来是国内外相关科研人员研究的重点课题。超空泡航行体的纵向控制是水下航行体控制研究的热门领域,本文对超空泡航行体的入水过程进行纵向控制研究,主要研究内容如下:首先,对水下环境中的超空泡航行体进行受力分析,给出航行体的体坐标系,根据条件假设和航行体受力情况建立航行体动力学方程,进而建立航行体运动学方程,对航行体整个入水运动中所受的尾部滑行力进行了分析,用近似项替代法将尾部滑行力项加入运动学方程,从而使得航行体的运动学模型能更精确的描述实际系统。其次,进行超空泡航行体模型入水实验,介绍了整个实验的具体流程和相关重要的实验设备,研究了实验相关的理论依据,应用自行设计的航行体内部加速度测量模块来进行数据采集,对采集数据进行分析并得出航行体模型入水过程中所受冲击载荷变化规律的相关结论,确定最优入水角度和切换延迟时间两个重要参数,并定义入水运动的两个子运动阶段。然后,对之前建立的航行体数学模型进行改进,使其转化为标准LPV系统模型,进而应用基于LPV系统的分段综合控制法设计航行体第一入水阶段的子控制器的控制算法;然后根据前一章所建立的航行体纵向运动标准模型,应用滑模变结构控制法设计了航行体第二阶段子控制器的控制算法。最后将切换延迟时间作为节点时间,给出时间单值依赖法的切换控制规则作为航行体全局控制的切换策略,完成全局切换控制算法的设计。最后,在Matlab环境下先分别对分段综合控制器和滑模变结构控制器的控制算法进行仿真验证,再进行全局切换控制算法的仿真验证,根据对实际仿真结果的分析再次讨论了分段控制器的设计思路及两个运动阶段控制器的选取方案的可行性。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2019-01-01）
要尧[4]（2018）在《控制舵面作用下通气空泡非稳定流动特性研究》一文中研究指出随着超空泡航行体技术研究的深入,已经不满足于简单的直航行驶,利用空化器和尾翼运动产生控制力对航行体姿态、弹道进行控制是其主要方法。但是在舵面操纵过程中会给通气空泡带来一系列影响,例如舵面运动过程中会改变空泡内压和流场结构,还会破坏空泡界面增加泄气率导致空泡失稳,因此有必要开展舵面运动对空泡稳定性影响的研究。理论分析了舵面诱导空泡失稳的因素和内在机理,利用CFX软件,针对无后体空化器运动、带后体空化器运动、带后体尾翼运动叁种模型,开展了舵面运动频率和舵角对通气空泡稳定性影响研究。结果显示空泡形态的改变滞后于压强的改变;解释了空泡闭合形式的改变和空泡失稳机理,即,舵面运动会造成空泡内压和流场的扰动,在靠近空泡边界区域,流场结构发生微小变化形成扰流和涡核心,在持续运动中增强,导致空泡失稳溃灭;后体使空泡流场更加复杂,壁面对气体的反作用力增强了扰动作用;定量分析了舵面运动对空泡直径,长度,轴线以及内压的影响规律,随着空化器舵角增加,空泡直径减少,长度和内压增加,舵角幅值越大,轴线偏移量和内压改变越大;空化器对空泡的影响比尾翼影响大,在空泡失稳中水平方向的扰动影响作用比径向扰动影响大,运动频率对空泡失稳起关键性作用;根据弹道合理配置舵面操纵参数可以有效提高空泡稳定性。在水洞中进行了舵面操纵诱导通气空泡失稳的实验,设计了舵面操纵模型,研究了动态情况下舵面操纵对空泡的影响,利用高速相机和压力传感器采集空泡形态和内压,发现激烈的回射流开始只在闭合处形成白色的云状区域,但是加大频率之后云状区域逐渐发展到空泡中部;尾翼会产生局部空泡和主体空泡耦合,增加泄气量,舵角较大时对气体阻隔作用增强,形成剧烈回射流,导致无法形成空泡;实验结果显示了空泡轴线偏移和内压随舵面运动的改变规律,与理论和数值仿真有良好的一致性。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2018-12-01）
邹望[5]（2018）在《空泡流的通吸气主动控制》一文中研究指出采用通气增压的方法使得超空泡减阻理论及技术可以适用于不同水深的航行器,但由于航行器运动状态和流动参数的变化,空泡形态的维持与控制存在着不确定性因素,难以保证航行体复杂运动的稳定性。本文提出实现空泡流动稳定形态的通吸气主动控制方法,并基于非均质流理论建立全流体空泡数值模型,通过求解气-汽-水每一相的控制方程及湍流模型方程,对空泡流动进行通吸气控制仿真,分析并证实该主动控制方法的合理性和可行性。(本文来源于《第十届全国流体力学学术会议论文摘要集》期刊2018-10-25）
庞爱平[6]（2017）在《超空泡航行体的控制研究》一文中研究指出超空泡技术可以大幅减小水下航行体的阻力,提高水下武器的速度及战斗力,因此对超空泡航行体的研究具有重要的战略意义和军事应用价值。超空泡技术在减小阻力的同时,也使航行体因为空泡的包裹而失去水的浮力作用,其动力学特性极其复杂,超空泡航行体的运动方程是一个具有强动态耦合的弱阻尼系统,任何小的扰动都会使它“漂走”,在无控制力的作用下,超空泡航行体在水中会一直下沉。所以一定要配有反馈控制才能工作。本文分析了高速超空泡航行体纵向平面上空化器、尾翼控制面的动力及其尾部滑行力,根据纵平面基本动力学方程,对超空泡航行体的控制设计展开研究,具体的工作和取得的成果如下:针对超空泡航行体的弱阻尼和强耦合特性,提出了采用内外回路的思想来处理状态反馈的问题。设计时先用俯仰角反馈来对弱阻尼的动态特性进行镇定,并与运动学进行解耦。再根据深度信号作为输出,对以运动学方程为主的主回路进行设计。对所设计的系统用Nyquist法进行了理论分析,这种用回路和带宽来确定反馈增益的做法,既能满足深度控制的良好性能要求,又能保证姿态回路的稳定性。设计过程中的每一步都有明确的物理解释,为状态反馈设计提供了一种新的思路,也为超空泡航行体经典控制律给出了完美的注释。针对超空泡航形体尾部与空泡壁碰撞产生扰动,提出了采用H?控制的方法,将对象的滑行力通道也考虑到控制设计中,保证航行体在持续的滑行力扰动下具有良好的性能。结合空化器偏转和尾翼的两输入特性,并根据超空泡航行体的特殊稳定性要求,从Riccati方程的病态问题,低频特性的要求,和姿态稳定性等多方面综合考虑,对H?加权系数的选择作出了详尽的分析讨论,给出了满足了多方面的要求的H?状态反馈控制器。针对超空泡的时滞效应,分析了滑行力的时滞特性,对比研究了时滞特性对超空泡航行体控制性能的影响。指出时滞特性对超空泡航行体的控制性能没有根本性的影响。注意到带时滞的滑行力是一个多变量的非线性函数,为简化分析,提出控制设计时可先采用非时滞的标准模型进行设计,然后再采用时滞模型进行仿真验证。针对当前超空泡航行体尾部与空泡壁周期性碰撞的典型运行模式,探讨了避免拍打的控制设计方案,提出了采用扰动观测器来补偿和消除常值扰动的影响。推导了扰动观测器方程,给出了补偿器设计方案。消除了航行体前进中周期性拍打空泡壁的现象,并避免执行机构行程过大的问题。分析了前人在直接补偿问题上的不成功的案例,为今后超空泡航行体消除拍打的控制设计提供了一个可行的方案。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-12-01）
王冠[7]（2017）在《超空泡航行体运动控制中的空泡形态估计研究》一文中研究指出当航行体在水中高速航行时,航行体表面压力会下降到此时的饱和压力,水会汽化形成空泡。超空泡的形成可以大幅地提高水下航行体的速度,但空泡的产生和溃灭引起的力学效应对航行体的稳定航行会产生重要影响,特别是由于空泡形态的变化使超空泡航行体受力产生强非线性关系,使得超空泡航行体控制研究具有很大难度,因此超空泡形态的估计成为超空泡航行体运动控制中的关键问题之一。本文将以超空泡航行体的缩比模型的水洞实验为依据,通过在水流中控制空化器的攻角变化,来模拟水下航行体在实际应用环境中的运动控制,继而使用强跟踪卡尔曼滤波算法对超空泡的形态进行估计问题研究,并使用仿真手段验证了估计算法的正确性及此种算法能够满足某种实际环境中的超空泡航行体控制的需要。论文的主要研究内容如下:首先,利用已有的理论知识建立超空泡航行体的数学模型。由于作用在空化器上的流体动力以及航行体尾部与空泡壁作用产生的滑行力都容易受到外部干扰而产生强非线性特性,且对于此类条件的建模目前没有成熟的方案,因此文中在此部分首先在理想条件下建立超空泡航行体数学模型,然后以后续的实验数据为基础,研究实际噪声对模型的扰动,从而对模型进行完善。其次,利用搭建好的重力式水洞实验平台,完成实验相关的内容。文中介绍了实验相关设备的安装和调试等工作流程,其中包括实验平台的搭建;航行体模型的安装;伺服电机控制系统的结构及功能;加压通气设备的功能;流量及压力检测设备的安装及调试;记录空化过程的高速摄像机的调试等,并将记录下来的实验数据根据超空泡形态研究的需要进行初步处理。再次,以空化器在运动过程中的超空泡内、外压力和形态数据为基础,并根据传感器的测量范围和实际情况对测量数据进行野值剔除,然后使用强跟踪卡尔曼滤波算法对超空泡形态进行估计,完善超空泡航行体的数学模型。最后,对超空泡航行体模型在Matlab环境下进行控制仿真,仿真结果表明,本文设计的超空泡形态估计算法能够在实际噪声干扰环境中对超空泡的形态进行较为准确的估计,估计误差在超空泡航行体控制器的允许范围内,不会对超空泡航行体的运动稳定性造成影响,证实本文设计的超空泡形态估计算法的正确性。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2017-12-01）
陈超倩[8]（2016）在《变空化数超空泡航行体智能控制及导引方法研究》一文中研究指出超空泡技术可以从根本上改变水下航行体的阻力特性,使其减少约90%的水下阻力,从而大幅提升水下武器的作战效能,拥有巨大的军事应用价值。与此同时,超空泡航行体在外形结构、流体动力特性等方面与常规水下航行体相比具有鲜明的差异,特别是在加速运动阶段,空泡逐渐发展延长直至覆盖整个航行体表面,使动力学特性更加复杂。这为其动力学建模、控制及导引系统设计等问题的解决带来了极大的难度。本文在超空泡航行体空泡流场特性和受力特性研究的基础上,建立了包含加速段的变空化数超空泡航行体非线性动力学模型,继而基于智能算法对其控制及导引问题进行了深入的研究。主要研究内容及成果如下:开展超空泡航行体加速及巡航过程中的空泡流场演化规律和受力特性研究,建立了非线性动力学模型。首先,考虑了空泡记忆效应、重力作用、空化器偏转等因素对空泡轴线偏移的影响,利用Logvinovich空泡截面独立膨胀原理对非定常超空泡形态进行了预测;在此基础上,根据加速运动过程中被空泡包裹的程度,对超空泡航行体表面进行区域划分,并详细分析了各区域的流体动力;结合基于Rayleigh-Plesset方程的尾部推力计算模型等,建立了变空化数超空泡航行体非线性动力学模型;进而通过超空泡航行体弹道预示仿真分析,给出了无控条件下的弹道及稳定性规律。针对忽略不确定性的变空化数超空泡航行体姿态机动控制问题,采用精确线性化方法对模型进行解耦及线性化处理,进而根据线性系统理论设计了姿态机动最优控制器。仿真结果表明,忽略不确定性的情况下,精确线性化方法可以较好地解决超空泡航行体的姿态机动控制问题。针对考虑不确定性的变空化数超空泡航行体姿态机动控制问题,基于滑模变结构控制理论与模糊控制理论设计了叁种鲁棒控制器。第一种,采用反步法设计思想,并利用非线性阻尼技术抵消系统不确定项的干扰,设计了姿态机动滑模控制器。第二种,以滑模切换函数及其导数作为模糊控制的输入,设计了姿态机动模糊控制器。仿真分析了以上两种控制器的性能特点,并针对其在稳定性及鲁棒性等方面的不足,设计了一种间接自适应状态反馈模糊滑模控制器。该控制器以模糊逻辑系统逼近系统未知函数,采用自适应算法对外界干扰及模糊逼近误差进行补偿,通过引入一种新型趋近律有效提高了趋近速度并降低了抖振。在流体动力参数摄动及外界干扰条件下的仿真结果表明,控制系统具有很好的鲁棒性与抗干扰能力,且有效抑制了滑行力的产生。基于尾流气泡数密度梯度信息,研究了以大型水面舰艇为攻击目标的超空泡航行体导引律设计问题。以切换函数作为RBF神经网络的输入,结合自适应算法实时调节网络连接权值,设计了一种自适应RBF神经网络滑模导引律。仿真结果表明,航行体能快速跟踪尾流中心轨迹,脱靶量小且有效减小了追踪距离。基于零化视线角速率,研究了超空泡反鱼雷鱼雷(SATT)导引律设计问题。利用RBF神经网络对目标机动造成的系统不确定性进行自适应补偿,同时根据系统与滑模面间的距离,自适应地调节切换增益以降低抖振,设计了一种RBF神经网络增益自适应滑模导引律,算法中克服了网络权值的未知上界有界(UUB)问题。仿真结果表明,该导引律对机动目标进行拦截时具有很强的鲁棒性,脱靶量小,弹道平滑且导引末端法向过载小。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-12-01）
陈超倩,曹伟,王聪,魏英杰[9]（2016）在《超空泡航行体加速段控制设计》一文中研究指出为研究超空泡航行体在加速阶段动力学建模及稳定控制设计问题,根据空泡截面独立膨胀原理研究了空泡形态及其轴线的偏移,并考虑了空泡记忆效应、重力、空化器定向效应及航行体攻角的影响.采用细长体理论计算了超空泡航行体各区域的流体动力,建立超空泡航行体加速段纵平面内运动数学模型,设计了基于输入输出精确线性化的深度跟踪控制器,并对此进行数学仿真.仿真结果表明:控制器跟踪效果良好;滑行力在极短时间内变为零,有利于提高航行体的稳定性及减小部分沾湿区的摩擦阻力.(本文来源于《哈尔滨工业大学学报》期刊2016年08期）
吴振[10]（2016）在《基于水洞实验的通气超空泡航行体的控制研究》一文中研究指出水下航行体运动时,随着航行速度的增加,其表面受到的水的黏性阻力迅速增加,最终会成为限制航行体速度提高的最主要因素。近年来,超空泡减阻技术的迅速发展证明可以很好地解决这一难题。超空泡主要有自然超空泡和通气超空泡两种,两类空泡的特征基本相同。而当航行体与水流的相对速度不高时,不能形成完整的自然空泡。因而此次水洞实验中主要针对通气超空泡的特性进行控制研究,并设计LPV反演控制算法进行仿真验证。主要研究内容如下:首先,利用现有的理论知识建立数学模型,但无论是空化器上的水动力还是航行体尾部与空泡间的相互作用力,其所受的力和力矩系数都是非定常的,这使得超空泡航行体的动力学建模比较困难,国内外相关技术也不完全成熟,所以我们预先建立一个较为理想情况下的控制模型。其次,构建重力式水洞实验平台,完成相关实验设备的制造、设备的安装和设备的编程或调试等工作。其中实验设备的制造包括水洞盖板、航行体模型及电机固定装置的制造;设备的安装包括伺服电机、驱动器及控制器电路的焊接安装,加压通气设备的安装,流量及压力检测设备的安装;设备的编程调试包括与驱动器和控制器相关的上位机软件的编程调试,流量及压力检测设备的调试,记录空化过程的高速摄像机的调试等。然后,针对上述水洞实验所得的相关实验数据进行分析,根据分析所得结论对最初建立的理论模型进行改进,在改进后的模型基础上,把系统转化成子系统级联的形式,通过对滑行力的建模,将原来的非线性系统转化为系统矩阵仿射依赖于可测时变参数的LPV系统。结合LPV系统自身的特点设计反演控制算法,并且其控制器均以线性矩阵不等式即LMI的形式给出,可方便地解算各参数。最后,在Matlab环境进行仿真验证,结合仿真结果和实验完成情况进一步讨论完善所得结论。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2016-05-01）
空泡控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
针对超空泡航行体运动过程中环境噪声和测量噪声带来的不利影响,提出一种基于无迹卡尔曼滤波器(UKF)的最优控制算法。通过超空泡航行体动力学建模,建立含有环境噪声和测量噪声的状态方程,分别在无滤波器和含有UKF情况下的最优控制器进行了仿真分析。研究结果表明:在环境噪声和测量噪声干扰下,超空泡航行体跟踪误差较大,运动极其不稳定,处于失稳状态;在UKF作用下,超空泡航行体跟踪误差明显减小,在较短时间内达到全包裹状态,有较好的信号处理效果。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
空泡控制论文参考文献
[1].单春蕾,姜大超,成鑫.某核电厂STR系统排污箱空泡腐蚀的原因分析及控制措施[J].特种设备安全技术.2019
[2].张成举,王聪,曹伟,王金强.基于无迹卡尔曼滤波的超空泡航行体最优控制研究[J].兵工学报.2019
[3].张达.超空泡航行体入水纵向控制的研究[D].哈尔滨工程大学.2019
[4].要尧.控制舵面作用下通气空泡非稳定流动特性研究[D].哈尔滨工程大学.2018
[5].邹望.空泡流的通吸气主动控制[C].第十届全国流体力学学术会议论文摘要集.2018
[6].庞爱平.超空泡航行体的控制研究[D].哈尔滨工业大学.2017
[7].王冠.超空泡航行体运动控制中的空泡形态估计研究[D].哈尔滨工程大学.2017
[8].陈超倩.变空化数超空泡航行体智能控制及导引方法研究[D].哈尔滨工业大学.2016
[9].陈超倩,曹伟,王聪,魏英杰.超空泡航行体加速段控制设计[J].哈尔滨工业大学学报.2016
[10].吴振.基于水洞实验的通气超空泡航行体的控制研究[D].哈尔滨工程大学.2016
论文知识图
