潛艇操縱動力學仿真單元的設計與實現.pdf

1、航行訓練模擬器測試平臺能夠集中對航行訓練模擬器的各種分設備進行測試,統一協調控制多個模擬器分設備的運行,確保航行訓練模擬器能夠準確地模擬潛艇正常操作。潛艇操縱動力學仿真單元是航行訓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,能夠實現潛艇水下車、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仿真單元的關鍵問題。本文以航行訓練模擬器測試平臺中的潛艇操縱動力

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

3、方法。首先根據常微分方程的一般形式,將潛艇空間操縱運動標準模型轉換為便于解算的形式,然后將常微分方程標準解算方法用于模型解算的試驗,發(fā)現標準算法進行解算存在很大的問題。分析問題產生的原因,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、水平面回轉運動和梯形舵運動三種實驗中提取操縱性指標,對本文的仿真算法進行

4、了測試,驗證了該算法數值仿真結果基本能夠符合潛艇運動規(guī)律,能夠滿足系統的要求。同時為了便于今后對各種不同解算方法進行校核,本文還設計并實現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上,綜合各種測試方法并結合本系統的特點,提出本系統的測試方法,按照單元測試、集成測試、系統測試這三個步驟,結合白盒測試、黑盒測試和性能測試能方法,分別對潛艇操縱動力學仿真單元各個功能模塊進行測試,