水下潜器的阻尼方法技术

本发明专利技术提供了一种水下潜器的阻尼方法，包括：确定水下潜器的运动状态；根据所述运动状态，确定要使用的阻尼状态；使用所述确定的阻尼状态对所述水下潜器进行阻尼。通过本发明专利技术，能够根据运动状态调整阻尼状态，从而减小了外速度误差对阻尼系统产生的影响。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，包括：确定水下潜器的运动状态；根据所述运动状态，确定要使用的阻尼状态；使用所述确定的阻尼状态对所述水下潜器进行阻尼。通过本专利技术，能够根据运动状态调整阻尼状态，从而减小了外速度误差对阻尼系统产生的影响。【专利说明】
本专利技术涉及水下潜器测速技术，尤其涉及一种。
技术介绍
惯性导航系统是水下潜器在水中安全航行的保障，也是相应武器系统的信息基准。与航空、航天领域应用不同，水下潜器惯性导航系统的最大特点是连续长时间提供高精度速度、位置和姿态等导航信息。无阻尼惯导系统为临界稳定系统，存在周期性的振荡误差。对于水下潜器这种加速度小、使用时间长的运载体，这些振荡误差对系统的影响很大。为了抑制振荡误差对水下潜器惯导系统带来的影响，工程上采用引入外速度信息对惯导系统振荡性误差进行阻尼。目前常用的水下测速传感器主要是电磁计程仪和多普勒测速声纳。通常所提计程仪精度指的是其在测速场所测精度。对于某些运动形式，以及在某些复杂的运动环境下，测速传感器测量的载体外速度往往存在较大测量误差。当用这些带有测量误差的外速度信息对惯导系统进行阻尼时，这些误差又会对阻尼系统产生误差扰动，进而影响系统阻尼效果。
技术实现思路
为了减小外速度误差对阻尼系统产生的影响，本专利技术提供了一种，通过对水下潜器不同运动状态进行判断，以此来预判测速误差，切换惯性导航系统的阻尼状态。一方面，提供了一种，包括:确定水下潜器的运动状态；根据运动状态，确定要使用的阻尼状态；使用确定的阻尼状态对水下潜器进行阻尼。通过本专利技术提供的上述方案，能够根据运动状态调整阻尼状态，从而减小了外速度误差对阻尼系统产生的影响。【专利附图】【附图说明】:图1是一种流程图；图2是阻尼状态由正常阻尼状态切换到无阻尼状态原理图；图3是阻尼状态由无阻尼状态切换到正常阻尼状态原理图；图4是预判流程图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的实现方式进行具体说明。图1是根据本专利技术实施例的一种流程图，如图1所示，该方法包括:确定水下潜器的运动状态；根据运动状态，确定要使用的阻尼状态；使用确定的阻尼状态对水下潜器进行阻尼。优选的，确定使用的阻尼状态包括:判断运动状态是否属于以下至少之一:转弯状态、加速状态、测速异常状态；如果判断结果为是，则确定要使用的阻尼状态为无阻尼状态；否则，确定要使用的阻尼状态为正常阻尼状态，其中，无阻尼状态的阻尼系数为0，正常阻尼状态的阻尼系数为0.5。优选的，确定水下潜器的运动状态包括:根据水下潜器的推进动力参数、外测速度参数、和姿态参数，确定水下潜器的运动状态。可选的，推进动力参数包括:尾轴螺旋桨转速，外测速度参数包括速度传感器测量速度，姿态参数包括惯导输出姿态。本专利技术实施例还提出了一种基于运动状态的测速误差预判方案，如图4所示，该方法包括:步骤一:通过水下潜器工作过程当中的推进动力参数(例如，尾轴螺旋桨转速)、外测速度参数(例如，速度传感器测量速度)、和姿态参数(例如，惯导输出姿态)的变化规律，对水下潜器的运动状态进行分析。1.定深匀速直航该状态下水下潜器的运动参数特点包括:I)尾轴螺旋桨转速尾轴螺旋桨转速可看作水下潜器运动的动力参数，稳定运行状态(例如，定深匀速直航)下的尾轴螺旋桨转速为固定值，其值大小与水下潜器的运行速度成正比。2)速度参数稳定运行状态下的水下潜器运动速度基本保持恒定。3)姿态参数由于该运动本身即保持航向固定，航向信息在这种状态下的振荡幅度很小。姿态分为有纵倾角和无纵倾角两种情况，由于风海流的作用，水平方向会呈现周期性摇摆，其幅度和周期都会大于航向的变化。2.定深变速航行在定深变速航行情况下，水下潜器的运动状态虽大部分时间为稳定运行，然而水下潜器的运动也必定伴随着启动、加速、减速等线运动状态。潜器的加速、减速靠尾轴螺旋桨的转速来调节。将水下潜器推进速度提高到某值时，需要改变尾轴螺旋桨的转动速度。然而水下潜器在水中运行不仅受到螺旋桨的推力，而且受到惯性水动力和粘性水动力等的影响。因此，在水下潜器线加减速运动状态下，尾轴螺旋桨转速与水下潜器运动速度之间的关系会发生变化。下面对这种变化进行具体说明。I)尾轴螺旋桨转速水下潜器的加速指令即为操艇人员将尾轴螺旋桨电机转速提高到另一个值。因此，加速过程中的尾轴螺旋桨转速变化情况较为简单，只是在加速指令下达后就快速地从原转速上升到新转速。同理，减速指令下达后尾轴转速就迅速的下降到新转速。2)速度参数由于惯性水动力问题的存在，在加减速过程中水下潜器实际的运动速度变化要慢于尾轴螺旋桨转速变化。线加速过程中，即便尾轴转速迅速的提升到了更快的转速，水下潜器的速度也不会随其迅速的上升到预期值，而是会缓慢的增长，经过一段较长的时间才能够完成加速过程，使速度稳定在新的数值。3)姿态参数由于线加减速没有舵角指令，姿态的变化程度总体上与匀速直线运动相近。只是加减速过程中俯仰角会出现小幅的常值变化，一般可不予考虑姿态参数的变化。3.水下回转运动直航中的水下潜器，把方向舵转到一定舵角并保持不变，水下潜器偏离原航线而作曲线运动，称为水下回转运动。回转是水下潜器最基本、最常见的机动状态之一。在转向过程中计程仪测速误差变化最为剧烈，因此转向过程中的运动参数变化需要进行研究。由于水下潜器的转向运动是靠舵角指令来完成的，按照回转过程中运动参数变化的特点，把回转运动分为转舵、发展和定常三个阶段。a、转舵阶段从转舵开始到转舵至规定舵角，时间为8-15秒。运动特征为:产生“反向横移”(或称“外冲”)。b、发展阶段从转舵终了到水下潜器进入定常回转运动的阶段称为发展阶段，航向改变90度左右。十字尾水下潜器由外倾转为内倾，并有动力效应，产生突倾动力横倾角，与定常回转时的稳定静力横倾角有相应关系。C、定常阶段如果无风浪、流的影响，此时艇的重心作匀速圆周运动。在转向过程中，由于舵角水动力的存在和航向的变化，水下潜器的运行线速度和姿态都会发生剧烈变化(例如，主动力未变，速度减小，方向剧烈变化，和纵横摇发生变化中至少之一)。运动参数的变化规律如下:I)尾轴螺旋桨转速在操控水下潜器进行转向时，螺旋桨转速在转向过程中保持不变。2)速度参数转舵回转时，水下潜器和舵的阻力、流向螺旋桨的水流及主机的工作情况都发生变化，因而螺旋桨的推力也发生变化，艇的航速要下降，且幅度较大，一般降幅约为20%-40%。由于航向发生变化，直线运动方向的动力有一部分被转化为转向所需的向心加速度。又由于惯性水动力的存在，水下潜器在转向过程中惯性水动力会为水下潜器提供横向运动的动力。因此，水下潜器的运行线速度会减慢，横向速度会增大。3)姿态参数在舵角指令的作用下，水下潜器的航向会剧烈的变化，直至稳定在预期的航向位置上。伴随着航向的变化，水下潜器在转向过程中会出现横倾角。步骤二:根据尾轴螺旋桨推进动力参数、外测速度参数、和姿态参数对水下潜器运动状态进行判定；各种运动状态的进入与渐消将决定外速度误差，因此对运动状态的判断可分为误差进入模式和误差渐消模式的判断。1.误差进入模式的判断水下潜器大部分时间都在平稳运行，测速误差为小量，对系统的阻尼状态影响较小。当水下潜器处于机动运行状态或者受到复杂海况的影响时，计程存在较大的测仪测量的外速度会量误差。根据前文对水下潜器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下潜器的阻尼方法，其特征在于，包括：确定水下潜器的运动状态；根据所述运动状态，确定要使用的阻尼状态；使用所述确定的阻尼状态对所述水下潜器进行阻尼。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐博，肖永平，陈春，董海波，邱立民，刘杨，白金磊，单为，金辰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：