潛艇操縱動力學(xué)仿真單元的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、航行訓(xùn)練模擬器測試平臺能夠集中對航行訓(xùn)練模擬器的各種分設(shè)備進行測試,統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制多個模擬器分設(shè)備的運行,確保航行訓(xùn)練模擬器能夠準(zhǔn)確地模擬潛艇正常操作。潛艇操縱動力學(xué)仿真單元是航行訓(xùn)練模擬器測試平臺的重要組成部分,它以潛艇仿真模型為依據(jù),能夠?qū)崿F(xiàn)潛艇水下車、舵、均衡操縱性仿真,完成潛艇六自由度方程的解算和信息輸出,具備模擬導(dǎo)航儀器輸出功能。潛艇模型的建立和解算是潛艇操縱動力學(xué)仿真單元的關(guān)鍵問題。本文以航行訓(xùn)練模擬器測試平臺中的潛艇操縱動力

2、學(xué)仿真單元為研究對象,對其進行設(shè)計與實現(xiàn),并對潛艇動力學(xué)模型的建立及解算技術(shù)進行了深入地研究,論文主要工作和成果有:
　　 通過對潛艇操縱性技術(shù)與系統(tǒng)仿真技術(shù)的研究,結(jié)合工程實際,合理地提出了潛艇操縱動力學(xué)仿真單元的系統(tǒng)方案。建立了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、與航行訓(xùn)練模擬器測試平臺其他設(shè)備交互的信息流結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu),并以VC++和Matlab混合編程方式實現(xiàn)了其中的各個功能模塊。
　　 系統(tǒng)地提出了潛艇模型解算的

3、方法。首先根據(jù)常微分方程的一般形式,將潛艇空間操縱運動標(biāo)準(zhǔn)模型轉(zhuǎn)換為便于解算的形式,然后將常微分方程標(biāo)準(zhǔn)解算方法用于模型解算的試驗,發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)算法進行解算存在很大的問題。分析問題產(chǎn)生的原因,提出將實時仿真算法用于潛艇模型的解算。通過閱讀大量文獻和對實時仿真算法的研究,最終選擇采用通過模擬退火尋優(yōu)法得出的實時五級四階龍格庫塔算法對本文潛艇模型進行解算。然后從Z形舵運動、水平面回轉(zhuǎn)運動和梯形舵運動三種實驗中提取操縱性指標(biāo),對本文的仿真算法進行

4、了測試,驗證了該算法數(shù)值仿真結(jié)果基本能夠符合潛艇運動規(guī)律,能夠滿足系統(tǒng)的要求。同時為了便于今后對各種不同解算方法進行校核,本文還設(shè)計并實現(xiàn)了基于以上三個操縱性試驗的潛艇運動模型算法校核工具。
　　 最后本文在對基本軟件測試方法研究的基礎(chǔ)上,綜合各種測試方法并結(jié)合本系統(tǒng)的特點,提出本系統(tǒng)的測試方法,按照單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試這三個步驟,結(jié)合白盒測試、黑盒測試和性能測試能方法,分別對潛艇操縱動力學(xué)仿真單元各個功能模塊進行測試,