基于六自由度运动平台的潜艇模拟器的研究与仿真
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CHEN Xue-li1, ZHANG Cheng-yi2 (1. Zhejiang Industry Polytechnic College, Shaoxing 312000, China; 2. Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai 200240, China)
摘 要: 潜艇是一个国家重要的海上军事力量，很大程度上决定了海军的作战实力。现代潜艇配置了众多先 进的武器、导航、通信等设备，且随着自动化程度的不断提高，先进的作战指挥系统的复杂程度越来越高，对作业 人员的操作水平也提出了更高的要求。本文致力于改善潜艇操作人员的训练方式，采用六自由度潜艇仿真模拟器代 替实际的潜艇，使操作人员能够在陆上完成一系列的潜艇操作训练，从而降低操作人员的训练成本，提高操作人员 的操作水平。本文详细介绍了六自由度潜艇模拟器的运动学原理，以及模拟器的原理，并进行了仿真试验。
Key words: submarine simulator；six degrees of freedom；simulation；hydraulic control
0 引 言
在现代海上军事领域，潜水艇作为“三位一体” 核 打击中的重要组成部分，不仅具有敌军侦察、目标探 测的功能，战略核潜艇与洲际弹道导弹、核弹头的组 合也被认为是最强、最有效核打击方式，其二次核反 击能力可以有效的震慑企图对本国不轨的敌方国家， 对维护一个国家的领海安全有重要的战略意义[1]。
第 40 卷 第 10A 期 2018 年 10 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 40, No. 10A Oct. , 2018
基于六自由度运动平台的潜艇模拟器的研究与仿真
陈雪丽1，张成义2 (1. 浙江工业职业技术学院，浙江 绍兴 312000；2. 上海发电设备成套设计研究所，上海 200240)
Abstract: Modern submarine is an important naval force in a country, which determines the strength of the navy to a large extent. Modern submarines have many advanced weapons, navigation, communication and other equipment, and with the continuous improvement of the degree of automation, the complexity of the control equipment, especially the advanced operational command system, is getting higher and higher, and the operation level of the workers is also higher. The main purpose of this study is to improve the training mode of submarine operators. The six degree of freedom submarine simulation simulator is used to replace the actual submarine, so that the operator can complete a series of submarine operation training on land, thus reducing the training cost of the operator and improving the operating level of the operator. This paper introduces in detail the kinematics principle of the six degree of freedom submarine simulator, and the main control and hydraulic control unit of the simulator, and carries out the simulation test.
关键词：潜艇模拟器；六自由度；仿真；液压控制
中图分类号：U665.4 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2018)10A – 0019 – 03
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2018.10A.007
Research and simulation of submarine simulator based on six degree of freedom motion platform
随着自动化等技术的迅速发展，潜艇内部集成了 大量的自动化设备和电子设备，尤其是潜艇操作平
台，操作与管理的复杂程度越来越高。一方面，潜艇 的自动化程度有助于提升潜艇的作战能力，另一方 面，对于操作人员来说，潜艇平台的复杂化对其操作 水平有了更高的要求[2]。
本文针对的问题就是潜艇操作人员的模拟训练问 题，本文基于六自由度运动平台开发了一种潜艇的训 练模拟器，用于潜艇操作人员的操作训练、维护训练 以及管理训练。基于六自由度运动平台的模拟器可以 实现潜艇的多种运动模式仿真，且仿真精度较高，具 有重要的实际应用价值。
收稿日期: 2018 – 08 – 24 作者简介: 陈雪丽 (1984 – )，女，硕士，讲师，主要研究方向为机械结构及机械电子。
· 的六自由度建模
为了获取潜艇准确的运动参数，使六自由度仿真 模型能更好的拟合潜艇的运动，本文首先建立了潜艇 的运动模型，选取大地作为静坐标系参考，附体坐标 系连接在潜艇上，模型如图 1 所示。
摘 要: 潜艇是一个国家重要的海上军事力量，很大程度上决定了海军的作战实力。现代潜艇配置了众多先 进的武器、导航、通信等设备，且随着自动化程度的不断提高，先进的作战指挥系统的复杂程度越来越高，对作业 人员的操作水平也提出了更高的要求。本文致力于改善潜艇操作人员的训练方式，采用六自由度潜艇仿真模拟器代 替实际的潜艇，使操作人员能够在陆上完成一系列的潜艇操作训练，从而降低操作人员的训练成本，提高操作人员 的操作水平。本文详细介绍了六自由度潜艇模拟器的运动学原理，以及模拟器的原理，并进行了仿真试验。
Key words: submarine simulator；six degrees of freedom；simulation；hydraulic control
0 引 言
在现代海上军事领域，潜水艇作为“三位一体” 核 打击中的重要组成部分，不仅具有敌军侦察、目标探 测的功能，战略核潜艇与洲际弹道导弹、核弹头的组 合也被认为是最强、最有效核打击方式，其二次核反 击能力可以有效的震慑企图对本国不轨的敌方国家， 对维护一个国家的领海安全有重要的战略意义[1]。
第 40 卷 第 10A 期 2018 年 10 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 40, No. 10A Oct. , 2018
基于六自由度运动平台的潜艇模拟器的研究与仿真
陈雪丽1，张成义2 (1. 浙江工业职业技术学院，浙江 绍兴 312000；2. 上海发电设备成套设计研究所，上海 200240)
Abstract: Modern submarine is an important naval force in a country, which determines the strength of the navy to a large extent. Modern submarines have many advanced weapons, navigation, communication and other equipment, and with the continuous improvement of the degree of automation, the complexity of the control equipment, especially the advanced operational command system, is getting higher and higher, and the operation level of the workers is also higher. The main purpose of this study is to improve the training mode of submarine operators. The six degree of freedom submarine simulation simulator is used to replace the actual submarine, so that the operator can complete a series of submarine operation training on land, thus reducing the training cost of the operator and improving the operating level of the operator. This paper introduces in detail the kinematics principle of the six degree of freedom submarine simulator, and the main control and hydraulic control unit of the simulator, and carries out the simulation test.
关键词：潜艇模拟器；六自由度；仿真；液压控制
中图分类号：U665.4 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2018)10A – 0019 – 03
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2018.10A.007
Research and simulation of submarine simulator based on six degree of freedom motion platform
随着自动化等技术的迅速发展，潜艇内部集成了 大量的自动化设备和电子设备，尤其是潜艇操作平
台，操作与管理的复杂程度越来越高。一方面，潜艇 的自动化程度有助于提升潜艇的作战能力，另一方 面，对于操作人员来说，潜艇平台的复杂化对其操作 水平有了更高的要求[2]。
本文针对的问题就是潜艇操作人员的模拟训练问 题，本文基于六自由度运动平台开发了一种潜艇的训 练模拟器，用于潜艇操作人员的操作训练、维护训练 以及管理训练。基于六自由度运动平台的模拟器可以 实现潜艇的多种运动模式仿真，且仿真精度较高，具 有重要的实际应用价值。
收稿日期: 2018 – 08 – 24 作者简介: 陈雪丽 (1984 – )，女，硕士，讲师，主要研究方向为机械结构及机械电子。
· 的六自由度建模
为了获取潜艇准确的运动参数，使六自由度仿真 模型能更好的拟合潜艇的运动，本文首先建立了潜艇 的运动模型，选取大地作为静坐标系参考，附体坐标 系连接在潜艇上，模型如图 1 所示。