武建国
- 作品数：14 被引量：30H指数：3
- 供职机构：河北工业大学机械工程学院更多>>
- 发文基金：河北省自然科学基金河北省高等学校科学技术研究指导项目天津市科技支撑计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术交通运输工程天文地球金属学及工艺更多>>
- 基于侧线感知机理对水下三角形干扰源感知方法的研究被引量：1
- 2020年
- 为提高自主水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)的环境自适应能力,基于侧线感知机理,对水下目标进行形态识别和位置定位方法的研究。采用数值模拟的方法对流场中等边三角形的流场结构进行研究,提取"侧线"上的压力信号作为形态识别信息,训练并建立支持向量机(Support vector machine,SVM)识别模型。采用二步网格寻优的方法对SVM模型中的惩罚因子C和核函数参数g进行优化,模型测试表明,基于压力系数的时域波形结构可以对干扰源的形态进行辨识。通过提取压力系数波形中的特征值,对相对检测距离进行分析和拟合,结果表明利用压力信号的振幅,可以有效地计算出干扰源的相对位置。因此证明利用压力信号和SVM的方法,可以对水下目标进行识别和定位,为提高AUV的环境自适应能力提供了一种新思路。
- 林兴华武建国王晓鸣张敏革刘海涛
- 关键词：目标识别
- 水下二自由度云台系统设计及高精度控制方法
- 2023年
- 为了克服波浪冲击力、水阻力等因素对水下云台系统稳定性和控制精度的影响,设计了水下2自由度云台系统,并进行高精度控制方法研究。针对系统设计问题,依据云台使用工况和国内外产品性能确定相关指标参数,设计云台的三维结构,建立数学模型。为了提高系统稳定性和控制精度,提出1种采用双闭环控制系统和制动器构建的模糊比例积分(PI)控制方法。结果表明:模糊PI控制方法实现云台定位模式控制;双闭环控制系统和制动器提高了反馈精度和控制精度;在静水和水流扰动的2种工况下,云台的控制精度均优于±0.05°,输出角度无超调现象,具有较好的鲁棒性。
- 殷允东武建国王晓鸣武天龙王晓鸣
- 关键词：模糊PI控制鲁棒性
- “十”字形矢量推进系统的设计被引量：2
- 2018年
- 介绍了"十"字形矢量推进系统设计,分析了自主水下航行器(AUV)航程的影响因素。采用低阻力、低能耗的Myring型对推进系统尾部线型进行设计,通过计算流体力学方法求取航行阻力,在此基础上进行推进系统设计。利用有限体积法模拟出不同航速下电机转速与推力、螺旋桨效率的关系,对求得的数据进行分析,得到螺旋桨效率、阻力系数与航速的对应关系,为经济航速的选取提供参考。分析发现,提高螺旋桨敞水效率或负载功率有利于提高AUV的经济航速,在降低负载功率的同时提高低航速下的螺旋桨敞水效率是实现AUV长距离航行的关键。
- 武建国王昌强王晓鸣张敏革林兴华
- 关键词：自主水下机器人
- 基于非线性干扰观测器的AUV量化反馈滑模控制被引量：2
- 2021年
- 自主水下航行器(AUV)在实际工程应用中,由于数字回路的存在,需要将状态变量等量化并传输到控制器中,使系统稳定性受到了极大的影响。针对AUV轨迹跟踪控制问题,考虑状态和控制输入量化的影响,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的量化反馈滑模控制(SMC)方法。首先,采用NDO对外界未知干扰进行估计补偿,以抑制传统SMC中的抖振现象。然后,提出了一种SMC方案,将状态变量和输入的量化误差上界加入到SMC的开关项中,以克服量化对系统稳定性的影响,第一步证明无论在任何初始值开始,轨迹都将被驱使到一个较小的带状区域,第二步通过动态调整量化参数μ,使得滑模面s收敛于0。最后,通过Lyapunov函数证明了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的量化滑模跟踪控制器能够使AUV较好地跟踪期望轨迹。
- 武建国陈凯陈武进赵晓宇张桐瑞程涛
- 关键词：自主水下航行器滑模控制非线性干扰观测器
- 不同海况下波浪驱动无人船的振荡响应分析
- 2023年
- 波浪作为无人水面船(Unmanned Surface Vessel,USV)的动力来源之一,波浪水翼的动能捕获能力与船体随波浪的振荡响应能力息息相关,为此展开了不同海况下波浪的长度、波浪的振幅、前后水翼的流场扰动对USV的振荡响应影响研究。首先建立Stokes五阶波的数值模型,与理论值对比验证后,将USV的多体动力学模型导入CFD软件进行模拟,绘制船体及翼板的响应曲线,随后设计海上实验平台进行验证,并与仿真结果进行对比。结果表明:波长与船长的比例决定了船体的响应频率,且在船长为波长的2/3时频率同步性最佳;波高则影响了船体的振幅,随波高的增加,船体及翼板的振荡角度同步增加,最高可达135.34%。
- 武冬兵武建国张彬王昌强赵晓宇
- 关键词：流场分析
- 泵喷推进器扭矩自平衡优化分析被引量：3
- 2022年
- 为降低泵喷推进器的横滚扭矩,采用正交模拟试验的方法对后置定子泵喷推进器进行分析,通过计算流体力学(CFD)对正交试验的不同组合后置定子泵喷推进器进行预报。以效率和扭矩系数为评价指标,分析定子叶片数量、定子安装角度、定转子安装距离、定子弦长对水动力性能的影响程度,并得出最优模型参数。最优模型相对原始模型横滚扭矩降低了76%,效率提升了4%,优化模型的尾部流场稳定性优于原始模型。后置定子的安装角度对平衡泵喷推进器的扭矩,提升推进器的效率具有重要作用。
- 武建国武天龙张敏革张敏革韩光哲
- 关键词：水动力性能CFD参数优化
- 水下声呐惯性系统定位研究
- 2024年
- 为应对传统声呐惯性系统在弱纹理水下环境中定位精度较低的问题,提出将声呐惯性滤波里程计应用于水下声呐惯性系统定位。依据声呐成像原理对声呐图像进行特征提取,运用迭代最近点算法(ICP)进行特征匹配。通过将点云匹配结果与IMU数据融合,提升状态估计的稳定性。这种方法使用IMU数据进行状态预测,并以声呐ICP匹配结果作为观测进行状态更新。最后将该滤波里程计与ICP顺序匹配结果一起纳入图优化框架进行位姿优化。试验表明,相比于传统方法,该方法的定位精度更高,能适应弱纹理环境。
- 王波武建国王晓鸣田奇睿王晓鸣
- 关键词：迭代最近点算法
- 水下滑翔机低速螺旋桨的推进效率被引量：7
- 2017年
- 为了研究混合驱动型水下滑翔机低速螺旋桨的几何设计参数,了解其与推进效率的关系,通过螺旋桨曲线算法计算桨叶特征点,并建立三维模型,基于升力线理论研究螺旋桨直径、转速、叶宽分布、厚度分布等几何参数对螺旋桨水动力性能的影响,运用流体力学仿真分析软件验证螺旋桨的水动力性能。对比分析结果可知:直径及转速对螺旋桨推进效率影响较大,叶宽及厚度分布对其影响较小;根据流体力学分析可知桨毂对螺旋桨推进效率有一定的影响,同时可得低速情况下推进效率较高的螺旋桨叶片设计参数。结果表明,低载荷螺旋桨在低转速、大直径、小叶宽分布、小厚度分布下的推进效率较高,可达0.73。
- 秦玉峰孙秀军林兴华武建国
- 关键词：升力线理论
- 时变干扰下AUV三维轨迹跟踪反步滑模控制被引量：2
- 2022年
- 针对自主水下机器人(AUV)在环境干扰下的三维轨迹跟踪问题,设计一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反步滑模控制器。根据“云帆”AUV自身特点构建六自由度数学模型,设计NDO对环境干扰进行估计补偿。最后在反步法的基础上引入滑模控制,并加入NDO设计反步滑模控制器,并通过李雅普诺夫函数证明系统的稳定性。仿真结果表明,基于NDO的反步滑模控制器能够满足AUV在环境干扰下三维轨迹跟踪要求,且具有较好的鲁棒性。
- 武建国刘杰陈凯
- 关键词：自主水下机器人非线性干扰观测器
- 基于泵喷整流机理的螺旋桨空化抑制研究
- 2022年
- 为抑制水下推进器螺旋桨空化的形成,提高其水动力性能,基于泵喷整流机理,以导管螺旋桨推进器为研究对象,分别设置前置定子和后置定子,利用计算流体力学仿真分析和实验的方法,研究了前、后定子对导管推进器的空化抑制、扭矩平衡及推进效率等方面的影响。研究结果表明,前置定子对空化抑制效果明显,相对弯度对提高推进效率的影响显著,能够平衡部分横滚扭矩;后置定子对抑制螺旋桨尾流区的空化效果明显,剖面弦径比和安装位置对提高推进器效率和扭矩平衡具有最优值。因此可以通过在导管螺旋桨上加装合适的前后定子,降低螺旋桨的噪声等级,优化螺旋桨的空化性能,提高水动力性能,为类泵喷推进器的结构设计提供参考。
- 赵晓宇武天龙林兴华武建国张敏革
- 关键词：水下推进器计算流体力学整流
