动力定位船舶的非线性观测器设计

针对动力定位船舶设计了一个非线性观测器，该观测器的全局收敛性通过李亚普诺夫稳定性定理得到了证明。观测器的最大优点是可以省略采用Kalman滤波器时线性化船舶运动方程的过程。该非线性观测器可以从附有测量噪声的输出中估计到船舶低频位置和运动速度以及环境扰动作用力，同时也能从输出信号中滤除一级波浪引起的船舶高频运动。该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证。     

船舶减摇鳍系统的变结构自适应鲁棒控制

针对船舶减摇鳍控制系统,考虑到船舶在大风浪中运动时,系统不可避免地存在非线性和不确定性的影响。将作者提出的对于不确定非线性系统的变结构自适应鲁棒控制策略应用于船舶减摇鳍控制系统。经仿真试验表明。该控制策略对于船舶减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。     

船舶动力定位非线性预测控制器的设计

针对海洋环境扰动力对海上作业船只的影响,导致船舶动力定位系统具有较强非线性这一情况,本文结合广义预测控制技术,设计了一种船舶动力定位非线性预测控制器。该控制器通过非线性估计滤波得出船舶非线性运动的总扰动,利用广义预测反馈校正进行补偿,并根据得到的预测值对船舶进行定位控制。经过仿真实验证明控制器具有较强鲁棒性和适应性。     

基于新型扩张干扰观测器的船舶航向滑模控制

采用非线性船舶运动模型,利用滑模控制对参数变化、扰动不敏感性、响应速度快和容易实现的特点,研究船舶航向变化的自动运动控制.针对外界海浪的干扰,借鉴非线性干扰观测器的设计原理,运用扩张状态观测器对状态干扰的抑制性,设计出新型的扩张干扰观测器,补偿系统的外部干扰,减少滑模控制的抖动影响.探讨了系统的稳定性、船舶转向的可靠性和削弱航向变化时的波动性.最后,通过对船舶转向控制系统的仿真,验证了新型干扰器对干扰具有良好抑制性能,能对船舶航向进行稳定控制.     

基于非线性模型预测的欠驱动船舶轨迹跟踪控制研究

针对欠驱动船舶轨迹跟踪控制系统具有非线性、大惯性、时滞、局部线性不可控等特点，结合扩展卡尔曼滤波器和序列二次规划算法，设计了基于非线性模型预测的船舶轨迹跟踪控制策略.首先，设计了具有一定复杂度的参考轨迹，用于测试船舶的各种工况及工况切换情况.其次，应用船舶欠驱动三自由度运动控制模型与所设计的参考轨迹建立了非线性约束优化问题的目标函数，采用序列二次规划算法进行优化求解，并在扩展卡尔曼滤波器中对测量函数的雅可比矩阵进行了预求解以减少算法计算量.最后，通过对一艘运输船进行仿真试验，验证了所设计轨迹跟踪控制器的有效性和实时性.     

基于非线性滤波器的船舶动力定位系统

为使船舶动力定位系统在环境扰动下能够精准有效地进行各项海洋作业,需要对所测得的船舶位置和艏向信息进行滤波估计。文中设计一种非线性滤波器,实现从测量值中分离出高频信号和低频信号,以及去除来自系统噪声和测量噪声的扰动影响,同时对环境扰动风和流分别进行状态滤波,以实现速度和方向的估计跟踪,最后通过仿真试验验证了这种非线性滤波器的状态估计性能,分析结果表明:该滤波器对船舶位姿和环境扰动都具有很好的估计效果。     

基于改进型径向基函数网络的船舶非线性航向自适应逆控制

针对非线性船舶控制中传统自适应控制方法存在的实时参数调整复杂、鲁棒性差等缺陷,提出了一种基于改进型径向基函数(RBF)网络的自适应逆控制(AIC)方案,RBF网络相比通常的非线性自适应模型,结构更为简单且不存在局部极小问题.对“The R.O.V Zeefakkel”散装船非线性模型的仿真结果表明,AIC在显著改善对象动态响应性能的同时,具有良好的鲁棒性和扰动消除能力,适用于对机动性要求较高的中小型船舶控制.     

基于非线性横摇运动的风翼助航船舶航行安全性研究

应用非线性动力学理论与随机理论，建立随机风浪作用下风翼助航船舶非线性横摇运动数学模型，分析风翼助航船舶在随机风浪作用下的非线性横摇运动。以一艘76000 DWT巴拿马型散货船为目标船，仿真分析其加装风翼前后在轻载和满载时的横摇特性。仿真结果表明，风翼助航船舶轻载状态较满载状态产生的固定横倾角大得多。风翼助航船舶应尽量避免轻载航行或轻载航行时应减少风翼数量，以提高船舶航行安全性。     

减摇航向自动舵的简捷鲁棒优化控制算法

为使航向自动舵在简捷鲁棒控制的基础上实现舵减摇功能,在小幅度增加控制成本的前提下增强船舶抗风浪能力,设计具有船舶航向保持、航向改变和舵减摇三种工作模式的简捷鲁棒优化控制系统.该系统在船舶运动状态和海况发生变化后,通过检测航向偏差和横摇角的标准差值是否超出设定阈值,进而适时地利用遗传算法优化控制系统参数.以非线性船舶运动模型为控制对象的仿真试验结果表明,该控制系统在船舶横摇自然频率附近较宽频带内减摇效果显著,并具有较好的转向和航向保持性能.控制器参数具有较好的自适应调整能力.     

吊舱推进船舶操纵性仿真研究

为进一步提高吊舱推进船舶的操纵性能,根据船舶在操纵过程中的运动状态,建立了吊舱推进船舶综合仿真模型。分析吊舱推进器推力大小、回转角度与船舶操纵的关系,改进了现有三自由度非线性船舶运动方程,提出了吊舱推力矢量模型以及具体计算方法。在Matlab平台下分别实现了吊舱推进船舶和传统推进船舶模型的仿真,并比较了这两种船的回转操纵和Z形操纵性能。结果表明该模型能正确地反映吊舱推进船舶操纵运动状态并为吊舱推进控制技术的研究提供了可信的数学模型。     

基于弱非线性假定的船舶波浪增阻数值计算

基于船舶在波浪中运动的势流理论的弱非线性假定,对于船舶在迎浪下的波浪增阻进行了数值计算.数值计算将Maruo波浪增阻理论与非线性船舶运动理论相结合.非线性的船舶运动响应采用时域切片法计算,考虑了Froude-Krylov力与静水压力的非线性影响,辐射力与绕射力则保持线性.在船舶运动结果的基础上应用Maruo公式计算波浪增阻.S175集装箱船的计算结果验证了所采用方法的准确性,同时表明所采用方法能够有效考虑波陡对于波浪增阻的影响.在此基础上进一步探究了航速对波浪增阻的非线性特性的影响.     

猎德大桥防撞设施正向碰撞动力性能的数值仿真分析

根据显式瞬态非线性有限元分析技术,考虑碰撞中的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性,用ANSYS／LS—DYNA软件建立了船与带有防撞设施的桥墩的有限元碰撞模型,并对碰撞过程进行了仿真计算．从整体上看,碰撞力是随着撞深的增加而增大．撞击船的碰撞动能基本上是被防撞设施以变形能的形式吸收,桥梁结构在吸收能量方面的作用很小．承台在碰撞中的损伤主要是由角钢的拉力对混凝土产生的高应力区引起的,其分布范围不大,持续时间很短,危害性很小．仿真结果反映了角钢支承钢管架防撞结构的基本性能,碰撞的整个时间历程得以全面的模拟实现,这是解析法和实验方法难以实现的．     

船舶航向非线性输出反馈控制

为解决船舶航向控制系统的模型不确定性、高度非线性以及状态变量与控制输入的约束问题,提出一种基于滑模控制的反馈控制算法.利用递归迭代设计法,将非线性滑动模态建立到扩展状态空间,并结合增量反馈控制,无须对不确定项进行估计.在系统输入增益符号已知条件下可自动寻找使系统稳定的控制量,避免变结构控制的抖振以及输出反馈控制的稳态误差及超调,并保证闭环系统的高阶状态变量严格有界.应用船舶非线性水动力模型进行航向控制仿真.结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强鲁棒性.     

船舶横摇非线性阻尼系数识别

根据自由横摇曲线估算船舶横摇非线性阻尼系数,用于预报船舶海浪中的运动．提出了能量衰减函数的概念,并由实际能量衰减函数与估算能量衰减函数之间的方差最小来确定非线性阻尼系数．由船模的自由横摇试验曲线,分别估算了平方阻尼模型及立方阻尼模型的非线性阻尼系数,并与试验数据进行了比较.结果表明,在考虑了试验测量误差的情况之下,计算结果同试验结果很接近,可用于预报实船非线性横摇运动．该方法不需要事先确定阻尼的准确形式,并且可以满足大角度横摇回复力矩强非线性的要求．     

3阶非线性效应对飞秒脉冲在掺镁铌酸锂晶体中时域延迟的影响分析

将3阶非线性效应引入至基于电光效应控制的超短脉冲群速度理论模拟研究:当改变输入光强、操作温度、波矢失配、极化周期以及横向直流电场时,2阶和3阶非线性效应的共同作用对超短脉冲在掺镁铌酸锂晶体中传播群速度的影响要明显大于仅考虑2阶非线性效应的作用效果.3阶非线性的引入进一步完善了基于块状晶体电光效应的偏振耦合效应,实现“慢光”方案的理论指导意义.     

直流伺服电动机模糊控制器的设计与仿真

为克服常规PID控制的不可靠性，在研究直流电机模型的基础上，应用模糊逻辑的原理设计了一个模糊控制器。替代传统的前馈控制方法，实现了一定的非线性。该模糊控制方法适应性强、不完全依赖于对象模型，可改善系统的动态性能，达到较好的控制效果。     

基于GPS导航的智能测绘船控制策略

介绍了一种新型的水底地貌智能测绘船的硬件系统组成,将改进的PID算法应用在基于GPS导航的智能测绘船控制系统中.采用位置式PD-PID双模控制算法控制测绘船的航向,同时对船速采用PID和Bang-Bang控制算法相结合的控制策略,通过工程整定法确定PID参数及阈值,利用航向控制和速度控制的配合,使测绘船自动完成预定的测量工作.试验结果证明了控制策略的可行性.     

小型电力推进船舶推进控制系统

针对小型电力推进船舶推进控制系统简单、对复杂环境适应性差的问题,在借鉴传统内燃机动力推进船舶主机控制策略基础上,根据小型电力推进船舶的特点和推进控制功能要求,提出了更加完善的控制系统方案,并建立了系统仿真模型.仿真结果表明,所提出的控制系统方案是可行的,提高了电力推进船舶的稳定性及安全性,使小型电力推进船舶更能够适应海上多变的环境.     

船舶航向在线自学习智能控制方法

为更快更好地控制船舶在预定航线上航行,提出一种船舶航向在线自学习模糊神经网络智能控制方法.模糊子集处理船舶控制中的不确切信息,通过神经网络训练模糊推理系统中的参数,旨在把模糊推理和神经网络融合,使船舶航向智能控制器具有在线自学习功能.该方法能实时控制风流扰动下作为非线性时变系统的船舶而无须依赖船舶运动数学模型.模拟试验结果表明,即使在有环境扰动情况下,该方法也能很好地控制具有很大惯性船舶的航向.     

舰艇损管职业技能考证组训及其考核模式的探讨

实行舰艇损管考证制度,是海军部队正规化建设和人才建设的发展趋势,它的实施有利于舰艇损管教育和训练改革的推进,有利于提高舰艇人员的培养质量和使用效益。目前舰艇损管考证正处在探索实施过程中,针对院校训练考核特点,必须构建完善的损管考证组训体系,科学合理的设计损管考证培训内容和运用丰富舰艇损管考证组训模式,还必须建立健全损管考证的考核评定标准和考核具体实施方法。