可控被动式减摇水舱的建模与仿真

通过对气体的受力分析，推导了气阀的控制方程。在查德惠克U型被动式减摇水舱理论的基础上，建立了“船舶一可控被动式减摇水舱”系统的数学模型。研究了气阀最佳控制策略的理论依据，并运用常规控制策略和最佳控制策略对规则波和不规则波作用下的“船舶一可控被动式减摇水舱”系统进行了仿真研究。仿真结果表明，采用最佳控制策略对气阀进行控制，能够取得理想的减摇效果。可控被动式减摇水舱只要控制气阀的时机得当，在非谐摇区尤其是低频段区域能有效地减小船舶的横摇运动，比被动式减摇水舱有更宽的减摇范围。     

船舶破舱横摇数学模型及理论分析

船舶在航行过程中有可能发生船体破损以至船体进水的情况。因此,应该考虑船舶的抗沉性和应对措施,使船舶在一定程度损伤后仍具有足够的航行能力。在对船舶对称破舱的情况进行分析的基础上,采用槽型水舱理论建立了船舶破舱后横摇的数学模型,并对不同破舱水位和流动阻尼情况下的船舶横摇特性作了仿真和分析。最后根据船舶破舱数学模型,讨论并给出了船舶破舱情况下系统的绝对稳定条件。     

顺馈-反馈技术在船舶姿态控制中的应用

重点研究了两对鳍的船舶减摇模型的控制优化问题.现有的两对鳍船舶减摇模型中,前鳍对后鳍的严重的水动力干扰问题一直没有得到有效的解决.根据无干扰后鳍静态水动力特性曲线,对后鳍随动系统进行了改进,提出基于顺馈-反馈控制的两对鳍船舶减摇控制的优化模型,并通过simulink对两对鳍的船舶减摇控制优化模型进行了计算机仿真.仿真结果表明,该方法有效补偿了后鳍有效鳍角的损失,提高了后鳍的升力,使后鳍升力在有无前鳍干扰时保持了一致,有效的解决了前鳍对后鳍的严重水动力干扰问题.     

基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇MPC控制

针对船舶运动系统具有非线性、强耦合、多变量等特性,并考虑海洋环境对船舶运动影响,建立了一个能够比较全面反映船舶运动本质特性的四自由度(纵荡、横荡、横摇、艏摇)运动非线性数学模型,基于模型预测控制是一种在控制领域得到实际应用的多变量优化控制策略,设计了基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇模型预测控制(MPC)系统。在不同海情下,完成了横摇与航向联合控制仿真实验,结果表明：该控制方法鲁棒性强,既能实现精确的航向控制又能得到良好的减摇效果。     

利用航向舵减横摇控制研究

介绍利用航向舵减横摇的基本原理，建立船舶横向运动的系统模型及测量模型，基于有理谱理论，利用最小二乘法建立船舶受扰力及力矩的成形滤波器及状态方程，利用卡尔曼滤波对扩展系统状态进行最优估计，以二次型性能为指标构造随机最优控制律。在典型航行工况下进行了系统仿真，仿真结果表明，该方法可取得明显的减摇效果，其中减横摇效果可达70％以上，减艏摇效果可达50％以上。因此该方法具有一定的实用价值。     

基于斜舵船舶减横摇LQG控制研究

研究基于斜舵船舶减横摇问题,建立了船舶基于斜舵横向运动状态空间数学模型,用递推最小二乘法对海浪扰动进行建模.将扰动模型与原来的系统模型合并为新的系统模型,并引入白噪声作为系统干扰.对扩展后的新系统,运用线性二次高斯(LQG)控制方法计算出扩展Kalman滤波增益阵和扩展随机最优控制增益阵.另外通过仿真给出了斜舵的倾斜角度对减横摇效果的影响.仿真结果表明,基于斜舵利用经典的LQG控制方法实现船舶减横摇控制是可行的.     

基于π型舵船舶减纵摇广义预测控制研究

针对π型舵船舶减纵摇问题,建立了船舶舵减纵摇状态空间数学模型,基于广义预测控制理论,经过适当简化,推导出一种用于π型舵船舶减纵摇状态空间模型的输出多步预测和广义预测控制律并进行仿真研究。对于白噪声干扰情况,利用线性Kalman滤波器估计系统状态,以水翼艇为研究对象进行了仿真。仿真结果表明:有效可行、简便实用并具有良好的参数鲁棒性,获得了良好的减纵摇控制效果。     

船舶横向运动LQG控制鲁棒性统计分析

首先介绍船舶横向运动多变量LQG控制与开环系统均值、均方差计算方法,提出应用两种系统均方差相对值这一统计指标评价系统减摇控制的鲁棒性。详细讨论了当船舶水动力系数在标称值附近独立地按均匀分布发生随机变化时,相对均方差的概率分布模型。并针对某船,在5级海情,18节航速、45度航向工况下,当船舶水动力系数独立地按均匀分布发生±10%、±20%、±30%随机变化时,进行了仿真计算。仿真结果表明,当水动力系数出现摄动时,LQG横向控制相对均方差指标服从正态分布,且与无参数摄动时相比,均值无明显变化。利用文中的方法和结果,可以计算船舶横向LQG控制在一定概率意义下的减摇效果。     

基于LMI的船舶主鳍/襟翼鳍鲁棒控制研究

针对随机海浪干扰、未建模动态和模型参数不确定性,建立船舶主鳍/襟翼鳍系统数学模型,基于线性矩阵不等式(LMI)的控制方法,考虑干扰抑制、控制器输出约束和模型不确定性的混合灵敏度问题,应用回路成形方法,设计了控制器,详细地分析设计中的权函数选择和灵敏度函数特性等问题,通过仿真验证了这一方法的可行性,所设计的船舶主鳍/襟翼鳍减摇系统不但可以有效地减小船舶横摇,而且系统具有很好的鲁棒稳定性,同时,满足主鳍/襟翼鳍的鳍角幅值约束条件.     

基于H∞设计法的非线性舵鳍联合控制系统仿真研究

建立了首摇、横荡、横摇三个自由度的船舶运动方程。给出了随机海浪波高、横荡力、横摇力矩、艏摇力矩的仿真算法。介绍了干扰抑制的H^∞线性系统设计方法。把非线性船舶舵鳍联合控制系统设计问题化为以二次型性能指标为目标函数的干扰抑制的H^∞线性系统设计问题；基于H^∞系统设计方法，进行舵鳍联合控制系统的设计。并用MATLAB语言完成了控制器的设计与仿真，仿真结果表明基于H^∞设计法的舵鳍联合控制器在保证航向控制的同时，达到较高的减摇效果。     

非线性双容水箱建模与预测控制

应用流体力学理论对双容水箱液位系统进行力学分析，采用机理建模方法，建立非线性数学模型。应用实测数据拟合模型参数，采用三组仿真，实测阶跃响应曲线，验证了机理模型．采用有约束一步非线性预测控制算法，并考虑了控制工程中多种实际约束问题，对双容水箱液位系统进行了实际控制。实验结果初步验证了控制算法，并进一步验证了模型的有效性。     

基于HLA的水面舰艇鱼雷防御系统仿真平台

根据水面舰艇防御鱼雷的作战需求,提出了基于HLA的水面舰艇的鱼雷防御系统仿真平台的研究开发方案。阐述了水面舰艇防御鱼雷的过程,并设计出防御系统总体层次结构,具体介绍了仿真系统导演台和水面舰艇火控系统的功能及其仿真设计。建立了系统仿真平台的联邦构架,给出了系统联邦工作流程以及联邦FOM/SOM,介绍了联邦成员的同步实现,最后说明了系统的实现。     

海事执法船视频稳像与目标跟踪的仿真研究

根据海事执法船舶的新需求，提出了一种将视频稳像与跟踪有机结合的新方法：利用小波变换对海天线进行辨识、提取；再以海天线为参照，通过图像几何变换和云台反馈实现视频的双重补偿稳像；同时，利用截断中心点与全局坐标的位置关系，通过Kalman滤波器对截断中心点进行估计，实现对目标的截断跟踪。该方法不同于已有的稳像、跟踪方法，它充分地利用了海天线的运动参数，在解决输出稳定视频信号的同时实现了对目标的自动锁定跟踪。     

基于Luenberger观测器的稳瞄系统应用研究

采用Luenberger观测器进行稳瞄系统的设计,关键在于观测器补偿器的设计及低通滤波器的频带选择。进行了离线仿真、基于dSPACE的半实物仿真、静态试验及动态扰动试验,通过各种滤波手段抑制了系统噪声,与各种常规控制方法进行了对比,系统稳定性、稳定精度及鲁棒性都得到了有效提高,试验取得了较好的效果。     

基于HLA的分布式交互仿真系统的开发实例

在研究基于HLA(highlevelarchtecfure)的仿真应用系统的开发过程的基础上,以模拟一个交战双方地面装甲车辆的战斗场景为例,说明基于HLA的武器对抗仿真系统的开发过程和实现方法,并提出了一种系统安全实现策略.     

感应电机非线性自适应鲁棒控制

基于耗散性与稳定性之间的等价关系和投影原理，设计具有L2增益的非线性白适应鲁棒器应用于感应电机控制是一种新颖的方法．针对感应电机转子电阻与负载转矩的不确定性，在设计控制器时，引入与不确定性参数相对应的可调参数。利用投影定理设计了自适应控制律，在线修正参数值，同时耗散性分析中采用了L2增益算法，使系统不但对不确定项具有鲁棒性，而且对外部干扰具有抑制作用，保证整个闭环系统的动态品质。数值仿真验证了设计方法的正确性。     

弹载消旋平台双模控制与仿真研究

为了消除弹体转动对惯性平台及天线运动耦合的影响,设计了旋转导弹消旋平台,并将模糊控制器与常规PID相结合,建立消旋平台Fuzzy-PID双模控制仿真模型。采用MATlAB和MATlAB/ADAMS联合仿真方法对消旋平台双模控制系统进行仿真分析。结果表明,Fuzzy-PID双模控制使惯性平台及天线的稳态性能得到明显改善。     

航海仿真虚拟环境的海浪视景生成技术

分析了海面浪花的生成条件，用粒子系统和图象合成相结合的方法，实现了动态海面及海面浪花的实时仿真。在模拟船舶周围浪花时，作者提出了椭圆模型，可方便行确定粒子的随机初始位置，通过调整粒子在椭圆上的限定范围，可用同一粒子系统，分别模拟出船体首部，尾部以及其它部位的兴波，并给出了粒子各属性的确定方法。