船舶横向力与舵力对船舶操纵性的综合影响

通过对单桨单舵船系泊正车时的舵力、螺旋桨推力的估算与此时船舶横向力实验结果的对比分析，对舵力与船舶横向力进行量级分析，同时对系泊倒车时的舵力、船舶横向力的量级关系进行推广，得出利用船舶横向力与舵力的综合作用改善船舶操纵性。     

船舶自动舵控制技术的发展

介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法,船舶自动舵可分为4个发展阶段,即机械舵、PID舵、自适应舵和智能舵,其中智能舵为目前最先进的自动舵,它又分为专家系统、模糊舵和神经网络舵.     

船舶操纵的控制技术发展综述

介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法,船舶自动舵可分为４个发展阶段,即机械舵、ＰＩＤ舵、自适应舵和智能舵,其中智能舵为目前最先进的自动舵,它分为专家系统、模糊舵和神经网络舵。     

船舶舵型设计及水动力分析软件开发

舵的特性影响船舶的操纵性,因此舵设计环节非常重要．通常在船型参数确定的情况下,舵的设计包含舵型设计、水动力分析、强度校核和操纵性验证等一系列环节．为了提高舵设计效率,减少设计工作量开发设计了船舶舵型设计及水动力分析软件,并以某型船为例进行了计算和分析,采用软件所设计的舵特性满足预期要求．     

舵的时间最优控制设想

自动舵是船舶的必需设备,目前广泛使用的有比例微分舵,比例积分微分舵及自适应舵。应用最优控制理论,提出一种时间最优控制器的设计方案,当船舶出现航向偏差时,该控制器控制舵叶使船舶在最短的时间内过渡到指定的航向。     

舵的自适应时间最优控制设计

自动舵是船舶的必需设备,目前广泛使用的自适应舵大都以减小由操舵和偏航所产生的附加阻力为性能指标.作者提出一种以"时间最短"为性能指标的自适应舵设计方案,当船舶出现航向偏差时,该控制器控制舵叶使船舶在最短的时间内过渡到指定的航向.     

H∞积分控制在船舶自动舵中的应用

通过一个干扰抑制问题将积分控制引进Ｈ∞设计框架，然后奖之变成Ｈ∞标准问题求解，最后应用于船舶自动舵中，仿真结果表明，船舶自动舵Ｈ∞积分控制器能消除残差，对海况变化的干扰具有抑制作用，对装载变化等产生的船舶模型摄动，具有良好的鲁棒性能。     

基于航迹误差预测模型的船舶自适应控制

为提高船舶控制精度,根据船舶航迹、航向、航速、舵角特性和历史数据,采用卡尔曼滤波进行误差预测估计,利用反传多层感知器自适应网络建立船舶航迹误差预测模型,并采用舵角、航向、航迹三层串级回路系统结构,完成自动舵控制功能.在风浪干扰、改变船舶模型的回转性指数、追随性指数、延迟因子和积分因子情况下,该系统以较少的舵角动作迅速收敛,减小了航迹的波动幅度和次数,使船舶航迹与预定航线更加拟合.仿真结果表明,在模型失配情况下,该系统仍可保持稳定的输出和光滑的控制作用,具有较好的鲁棒稳定性和良好的动态调节品质.     

基于RBF神经网络的船舶航向模糊控制

船舶自动舵性能的优劣直接关系到船舶的航行安全和经济效益，针对船舶运动具有非线性、大滞后等复杂性的特点，将神经网络和模糊控制应用于船舶运动控制中。仿真结果显示它不仅具有常规控制的性能，而且具有更强的鲁棒性和适应非线性对象的能力。     

大型舵叶锥孔加工工艺设计

由于零件的特殊性，大型舵叶锥孔的加工难度大，加工成本高，已成为船舶机加工的重点和难点．为有效解决这一重要技术难题，以16万吨油轮舵叶锥孔为例，进行工艺设计．首先，介绍零件的加工技术要求；其次，提出大型舵叶的总体加工方案，然后介绍大型舵叶锥孔的加工方法；最后提出大型舵叶锥孔加工专机的设计方案．     

船舶操纵运动中的力学问题及实际应用

船舶操纵性是船舶能根据驾驶者的意图来保持或改变航速、航向和位置的能力.船舶操纵中包含了复杂的力学问题.本文以船体、螺旋桨和舵各自单独的水动力为基础,加上船一桨一舵相互之间的流体干扰,以及风和流的影响,说明并验证了船舶操纵中力学问题的重要性,对船舶驾驶工作有实用价值.     

船舶自动舵的单神经元自适应PID／PSD控制

船舶自动舵的单神经元自适应ＰＩＤ／ＰＳＤ控制程启明万德钧黄林（东南大学仪器科学与工程系，南京２１００１８）对于恒速航行的水面船舶来说，可只考虑偏航等因素．由船舶操纵性理论，只考虑首向角φ作为输出，舵角δ作为输入，可得运动方程为［１］Ｔ１Ｔ２φ…（ｔ...     

舵的布置对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船-桨-舵干扰作用,探讨舵的布置设计原则,以某大型四桨两舵水面船舶为研究对象,采用雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法,基于滑移网格模型,建立了不考虑自由液面效应的船-桨-舵整体数值模拟计算模型,重点研究了舵的位置变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明：对于四桨外旋船舶,外前桨的水动力性能对舵的横向和纵向位置移动不是很敏感,而内后桨则比较敏感;在一定范围内,内后桨的推力系数和扭矩系数随舵与船体中纵剖面的横向距离和纵向距离增大而减小.     

船舶航向控制系统设计中有关问题的研究

研究了船舶航向控制设计中航向控制环与舵机控制间的联结方式,舵机开关控制特性对船舶航行的影响,航向控制的综合优化指标,以及线性控制原则在航向非线性系统中的主要作用,如何体现在2个舵角(初始舵角和反舵角)控制量上等问题,以供船舶航向控制工程设计时参考。     

港内船舶低速航行时的舵效

为研究船舶在停车淌航时的舵效,采用MMG建模方法,将常速域和低速域数学模型相结合,建立适于港内船舶运动的数学模型,并考虑浅水、低速、漂角等因素的影响,利用MATLAB软件进行算法实现.对三种船型在港内停车淌航时的舵效进行仿真,通过对仿真结果的分析与比较,得出影响舵效的系列结论;同时,综合专家意见,得出三种船舶有舵效的最低速度,可为驾引人员在实际工作中提供参考.     

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.     

自适应理论在船舶操纵中的应用

根据作者研究的成果和对船舶自动操纵原理的分析,将自适应原理应用于船舶操纵这一当今世界十分活跃的领域作一论述.从自动舵发展到自适应舵,从某些具有代表性的理论到产品,从自适应舵的发展到自适应理论应用于操纵的发展趋势,文中作了较全面的综述.     

船舶自动舵的研究

给出了用适应式ＰＩＤ及Ｈ∞鲁棒控制算法实现的船舶自动舵的研究结果；自动舵具有保持航向和航迹功能；适应式ＰＩＤ算法是根据船舶流行时的天气、海况、负载及航偏角大小改变ＰＩＤ比例、积分、微分系数以适应船舶航行需求；Ｈ∞鲁棒控制算法是藉助ＭＡＴＬＡＢ软件包的鲁棒控制工具箱，应用Ｈ∞控制理论的Ｓ／Ｔ／ＫＳ混合灵敏度问题设计船舶航向保持控制器；航迹算法采用自动航行方式以使船舶始终航行在计划航线的允许偏差带内；     

智能积分型的船舶航向自动舵

针对常规PID自动舵中积分盲目、记忆了对航向控制不利的信息，导致超调增大、稳定时间延长的问题，提出了一种智能积分型PID自动舵；针对PID自动舵鲁棒性差的问题，采用了模糊控制，提出一种智能积分型模糊PID自动舵．这两种自动舵均应用智能积分控制，在船舶航向控制中的不同阶段采用不同的积分控制策略，通过特征辨识，仅保留有用信息，从而快速地消除了稳态误差．仿真试验证明这两种自动舵性能与原算法相比，性能改善，超调明显减小，稳定时间明显缩短．     

遗传算法在舵减摇控制参数优化中的应用

对船舶舵减摇控制系统进行了分析，在此基础上运用遗传算法优化了控制器的参数，使舵在较低的舵速下减横摇与航向保持两方面得到了很好的适配。仿真结果表明，经遗传算法优化的控制系统效果良好。