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第一章 绪论1

1.1 水下运载器操纵性研究的历史1

1.2 水下运载器近水面和近海底航行的研究现状与趋势2

1.3 水下运载器操纵控制方法的历史与现状2

1.4 系统仿真技术的研究现状与趋势5

参考文献6

第二章 水下运载器空间运动方程8

2.1 坐标系和空间运动主要参数8

2.1.1 坐标系8

2.1.2 空间运动主要参数9

2.2 定系与动系间的坐标变换10

2.2.1 坐标轴变换10

2.2.2 两个坐标系间的坐标变换关系式11

2.3 动力学方程的坐标变换12

2.3.1 动量定理12

2.3.2 动量矩定理13

2.4 作用于水下运载器的水动力的一般表达式14

2.4.1 缓慢运动假设14

2.4.2 水动力分类14

2.4.3 水动力的一般表达式14

2.4.4 水动力系数15

2.5 空间运动受力分析16

2.5.1 静力16

2.5.2 惯性水动力18

2.5.3 黏性水动力20

2.5.4 黏性水动力中包含惯性水动力的情况26

2.6 空间运动方程27

2.7 近水面和近海底的空间运动方程29

2.7.1 边界条件对水动力系数的影响29

2.7.2 波浪对运载器空间运动的影响30

参考文献33

第三章 水下运载器操纵控制方法34

3.1 水下运载器运动控制的原理34

3.1.1 航向控制的原理34

3.1.2 深度控制的原理36

3.1.3 纵倾控制的原理37

3.2 水下运载器运动控制的数学模型38

3.2.1 水下运载器水平面运动控制的数学模型及其表示方法38

3.2.2 水下运载器垂直面运动控制的数学模型及其表示方式43

3.3 水下运载器运动控制器的设计45

3.3.1 水下运载器运动控制的性能指标确定45

3.3.2 水下运载器运动控制器的时域分析法47

3.3.3 水下运载器运动控制器的频域分析法50

3.3.4 水下运载器运动控制实例52

3.4 水下运载器运动控制技术的发展56

3.4.1 滑模控制在水下运载器运动控制中的应用56

3.4.2 H∞控制器在运动控制中的应用61

3.5 智能控制技术在水下运载器运动控制中的应用前景81

3.5.1 模糊控制技术的应用84

3.5.2 神经网络控制技术的应用92

参考文献100

第四章 水下运载器空间运动的物理仿真技术102

4.1 水下运载器空间运动物理仿真的目的和内容102

4.1.1 物理仿真的目的102

4.1.2 物理仿真的内容102

4.2 实物仿真试验103

4.2.1 水下运载器实物试验的目的103

4.2.2 试验条件和要求104

4.2.3 各类试验方法和内容104

4.3 模型试验112

4.3.1 引言112

4.3.2 相似理论113

4.3.3 模型设计114

4.3.4 自由自航模试验115

4.3.5 模型试验的尺度效应117

4.3.6 约束模试验117

4.4 模拟器仿真试验131

4.4.1 模拟器的发展131

4.4.2 模拟器的基本构成132

4.4.3 模拟器的功能和用途133

4.4.4 技术要点134

参考文献135

第五章 水下运载器空间运动的计算机模拟仿真136

5.1 计算机仿真基本概念136

5.1.1 什么是计算机仿真136

5.1.2 计算机仿真技术的发展概况136

5.1.3 计算机仿真模型与方法137

5.1.4 计算机仿真的步骤139

5.2 基于MATLAB的数字仿真140

5.2.1 MATLAB概述140

5.2.2 MATLAB中的模型与仿真方法148

5.3 基于SIMULINK的图形化数字仿真技术149

5.3.1 SIMULINK交互环境的概述149

5.3.2 SIMULINK基本操作150

5.3.3 水下运载器运动仿真器的SIMULINK表示158

5.3.4 水下运载器运动控制器的SIMULINK表示162

5.4 虚拟现实（VR）技术在水下运载器运动仿真中的应用164

5.4.1 虚拟现实技术概述与发展164

5.4.2 MultiGen Creater/Vega虚拟软件平台介绍166

5.4.3 基于MultiGen Creator的三维建模技术168

5.4.4 MultiGen Vega视景驱动技术173

参考文献181

第六章 水下运载器空间运动模拟仿真实例183

6.1 水下运载器水平面运动MATLAB仿真实例183

6.1.1 水下运载器SIMULINK运动仿真模型建立183

6.1.2 水下运载器运动性能分析的MATLAB实现185

6.1.3 水下运载器频域分析的MATLAB实现186

6.1.4 控制器模型设计与优化187

6.2 水下运载器垂直面运动的SIMULINK仿真实例190

6.2.1 SIMULINK仿真模型的建立190

6.2.2 设置SIMULINK仿真参数190

6.2.3 滑模控制器设计190

6.2.4 SIMULINK仿真结果的观察与记录194

6.3 水下运载器虚拟视景仿真系统197

6.3.1 虚拟视景仿真系统总体设计197

6.3.2 仿真系统人机交互界面介绍198

6.3.3 仿真系统使用方法200

6.3.4 仿真系统实景展示206

参考文献208