[发明专利]一种潜艇操舵和均衡控制仿真试验平台及方法

说明书

本发明涉及大型设备仿真领域，特涉及一种潜艇操舵和均衡控制仿真试验平台及方法。本发明包括仿真试验控制台和潜艇操纵运动仿真软件，潜艇操纵运动仿真软件包括仿真算法软件和显示软件，仿真算法软件由水面运动模块，水下运动模块和悬停运动模块等组成。本发明可以根据试验方案进行不同初始状态、机动形式和操纵方式下的潜艇操纵运动仿真试验，也可实现多人的联合操纵和演练，训练团队之间的协同配合。

技术领域

本发明涉及大型设备仿真领域，特涉及一种潜艇操舵和均衡控制仿真试验平台及方法。

背景技术

现代潜艇是集各种高技术于一身的海上作战平台，装备了各种先进的探测、通信、导航、武器、水声对抗等设备，并通过先进的作战指挥系统将这些设备联接成一体。潜艇的高技术、大规模、操纵复杂等特点对受训人员的实际操作水平提出了很高的要求，潜艇部队的日常训练已成为各国海军所关注和研究的重要问题，而常规的海上训练经费高、周期长、风险大，特别是对于潜艇极限工况和应急工况下的操纵，无法进行实际训练。

随着计算机技术、系统仿真技术和虚拟现实技术的不断发展及其向军事领域的渗透，传统的训练观念和训练方式正面临着革命性的变化。为了减少训练费用、降低训练风险、提高训练效率，同时减轻训练对环境造成的影响，世界各国的海军都致力于潜艇操纵运动仿真试验平台的研制。

潜艇操纵运动仿真试验平台以潜艇动力学仿真模型为依据，结合受训人员的实际操作过程，利用计算机技术、自动化技术、模拟仿真技术等模拟潜艇车、舵、水、气等操纵装置的使用，在不同海区和海况下，对受训人员进行潜艇均衡、潜浮、水下航行等操纵的模拟训练。潜艇操纵运动仿真试验平台通常由运算控制计算机、虚拟操艇控制台等部分组成，运算控制计算机具有潜艇六自由度运动实时解算、模拟操舵以及与外界通讯的功能；虚拟操艇控制台用于模拟集中控制操舵仪和潜浮监控台，具有故障设置功能和其他一些辅助功能。利用潜艇操纵运动仿真试验平台可以模拟极限工况和应急工况下的潜艇操纵，如大纵倾、大攻角、舱室进水、舵卡、抛弃压载、短路快吹等，利用潜艇操纵运动仿真试验平台的这一功能对受训人员进行应急操纵训练，对于提高受训人员的应急操纵能力和潜艇战斗力具有十分重要的意义。

潜艇操纵运动仿真试验平台还可以用于潜艇操纵领域的理论研究和产品设计等。如进行潜艇操纵控制规律的研究，或者研究潜艇如何按预定的航迹选择最佳机动。此外，还可以通过改变艇型或操纵面的形状、尺寸和位置来改变相应的水动力系数，通过仿真试验平台分析它们对潜艇操纵性的影响，从而为潜艇操纵面的设计提供最佳的方案。

发明内容

针对现有技术的不同，本发明提供了一种潜艇操舵和均衡控制仿真试验平台及方法。本发明可以根据试验方案进行不同初始状态、机动形式和操纵方式下的潜艇操纵运动仿真试验，也可实现多人的联合操纵和演练，训练团队之间的协同配合。

本发明的技术方案是：一种潜艇操舵和均衡控制仿真试验平台，包括仿真试验控制台和潜艇操纵运动仿真软件，潜艇操纵运动仿真软件包括仿真算法软件和显示软件，其特征在于：仿真试验控制台包括两自由度围壳舵操舵手轮，输入首舵角δ_b、方向舵角δ_r；尾升降舵操纵旋钮，输入尾舵角δ_s；航向操纵方式转换开关，确定方向舵角δ_r由操纵者控制或由计算机自动生成；深度操纵方式转换开关，确定首舵角δ_b和尾舵角δ_s由操纵者控制或由计算机自动生成；均衡操纵方式转换开关，确定均衡调节静载力△P和静载力矩△M_P由操纵者控制或由计算机自动生成；推进电机遥控键盘，输入推进电机转速，即螺旋桨推力X_P；自动操舵和均衡输入键盘，输入指令深度或指令均衡调节量；仿真算法软件水面运动模块，水下运动模块和悬停运动模块；显示软件包括：仿真试验软件水舱水量显示、试验任务信息显示、潜艇运动状态显示、潜艇初始运动状态设置、潜艇仿真状态设置、试验任务过程控制、试验任务模式选择、风浪设置、潜艇操控综合显控和潜艇均衡综合显控。