潛艇操縱動(dòng)力學(xué)仿真單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、航行訓(xùn)練模擬器測試平臺(tái)能夠集中對航行訓(xùn)練模擬器的各種分設(shè)備進(jìn)行測試,統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制多個(gè)模擬器分設(shè)備的運(yùn)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(dòng)力學(xué)仿真單元是航行訓(xùn)練模擬器測試平臺(tái)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(dòng)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(tái)中的潛艇操縱動(dòng)力

2、學(xué)仿真單元為研究對象,對其進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),并對潛艇動(dòng)力學(xué)模型的建立及解算技術(shù)進(jìn)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(shí)際,合理地提出了潛艇操縱動(dòng)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(tái)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(shí)現(xiàn)了其中的各個(gè)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(yùn)動(dòng)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(yàn),發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)算法進(jìn)行解算存在很大的問題。分析問題產(chǎn)生的原因,提出將實(shí)時(shí)仿真算法用于潛艇模型的解算。通過閱讀大量文獻(xiàn)和對實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)五級(jí)四階龍格庫塔算法對本文潛艇模型進(jìn)行解算。然后從Z形舵運(yùn)動(dòng)、水平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和梯形舵運(yùn)動(dòng)三種實(shí)驗(yàn)中提取操縱性指標(biāo),對本文的仿真算法進(jìn)行

4、了測試,驗(yàn)證了該算法數(shù)值仿真結(jié)果基本能夠符合潛艇運(yùn)動(dòng)規(guī)律,能夠滿足系統(tǒng)的要求。同時(shí)為了便于今后對各種不同解算方法進(jìn)行校核,本文還設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于以上三個(gè)操縱性試驗(yàn)的潛艇運(yùn)動(dòng)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(diǎn),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(gè)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(dòng)力學(xué)仿真單元各個(gè)功能模塊進(jìn)行測試,