半潜式海洋平台输出反馈终端滑模动力定位系统

针对半潜式海洋平台动力定位系统,通过构造等效输出注入滑模观测器(SMO)以及引入终端滑模控制(TSMC)原理,提出一种输出反馈终端滑模控制方法,运用Lyapunov方法进行稳定性证明。结果表明:SMO方法解决了对船舶速度的估计和来自缓慢变化环境负载的偏差,能过滤掉高频率运动,以避免执行机构的磨损和过度的燃料消耗;设计的输出反馈终端滑模控制算法可保证系统状态在有限时间内稳定到平衡点附近,实现系统的闭环稳定,同时具有很强的鲁棒性。通过仿真结果验证了所设计观测器和控制器的有效性,能够实现复杂干扰下海洋平台的有限时间动力定位和轨迹追踪控制。     

基于高增益观测器的半潜式海洋钻井平台动力定位系统鲁棒滑模控制器设计研究

半潜式海洋平台动力定位系统中,针对海洋复杂的工作环境,为实现精准动力定位,控制器的设计是关键。传统的控制器设计大部分基于位置和速度均可测量这一假设,但在实际工程中,由于干扰和复杂工况的影响,速度信号难以被实时测量或精确测量。选用高增益观测器对速度信号进行状态估计,基于测量直接得到的海洋平台位置信号和状态估计间接得到的速度信号,利用滑模控制自身的强鲁棒和抗干扰特性,进行滑模控制器设计,并运用Lyapunov方法分析了系统的稳定性。MATLAB仿真结果表明,所设计控制器,能够实现半潜式海洋平台精准的动力定位和轨迹追踪控制。     

深水半潜式平台模型试验与数值分析

以一座工作水深为1.5 km的深海半潜式钻井平台及其锚泊系统为例,对其在280 m等效截断水深锚泊系统系泊下的6自由度运动和锚链受力进行模型试验研究,缩尺比取为1∶70.采用非线性时域耦合分析法对原深海半潜式钻井平台系统进行数值分析,并将模型试验和数值分析结果进行比较.结果表明:等效截断水深锚泊系统在静力方面可较好地模拟全水深锚泊系统,动力相似上的不足导致其锚链受力最大值与全水深锚泊系统的相差较大;截断水深模型试验对全水深锚泊系统系泊下的半潜平台运动响应的预报较为可信,而平台锚系的受力情况需辅以数值模拟进行研究.     

新概念深水半潜式生产平台水动力截断试验与数值计算

对一新型深海半潜式生产平台的水动力性能进行模型试验和数值计算分析.与传统直立柱结构的半潜式平台不同,该新型平台的4根立柱在水线面以上向内倾斜.由于平台工作水深为1.5 km,模型试验时需通过数值分析进行等效截断设计.对平台6自由度运动响应和系泊缆受力的研究表明,模型试验结果与数值计算结果基本一致,该新型半潜式生产平台具有良好的水动力性能,满足规范要求.
     

双体半潜式居住平台DPS-3动力定位系统设计和应用

随着人们生活水平的提高,能源消耗日益增加,陆上资源已不能满足人们未来对于能源消耗的需求,丰富的海洋油气、矿产资源正成为各国争先开采的方向,并且不断向深海发展。由于深海环境比较恶劣,如何为工人提供安全舒适的生活和工作环境逐渐成为船东客户着重考虑的问题。马尾造船股份有限公司针对市场需求,参与设计并建造的国内首制双体半潜式居住平台,配备DPS-3动力定位系统,为平台作业提供居住和生活保障,大大提高了工人居住的舒适性和安全性。本文主要针对该船有关DPS-3动力定位系统的设计和应用进行论述。     

两平台靠泊状态耦合运动响应分析

研究两座半潜式平台靠泊状态耦合动力响应特性,确定安全作业条件．针对通过栈桥连接的两座半潜式平台,考虑风浪流荷载作用,建立两座平台水动力分析模型．基于三维势流理论,在频域内计算旁靠作业中两半潜平台多体耦合水动力性能,分析不同浪向角对平台所受波浪荷载的影响．基于Kalman滤波控制算法,考虑不同海况条件分析靠泊系统的定位能力,并根据位移上限条件得出了可进行靠泊作业的海况．结果表明,二阶波浪荷载对平台水动力相互作用存在影响．斜浪可作业海况最高、横浪次之,纵浪时可进行靠泊作业的海况最低．所得研究结果对于两平台安全靠泊具有参考意义．     

新型干树半潜平台凝析油外输计算分析

新型干树半潜平台抵御环境载荷能力较强,但是它对环境方向性不敏感.基于三维势流理论,建立新型干树半潜平台和外输油轮的多体系统计算模型,采用时域耦合计算方法对油轮抵达及油轮驶离半潜平台的外输作业工况进行研究,计算分析了不同风、浪、流环境条件下的外输油轮艏摇运动响应和外输系泊缆张力响应.研究结果表明:外输油轮的艏摇运动响应在非共线工况较为剧烈,而外输系泊缆在共线工况最大,且能够满足规范要求.该外输方案可以有效、安全实现新型干树半潜平台凝析油外输.     

钢筋混凝土浮式风机平台概念设计与性能研究

鉴于钢筋混凝土结构具有成本低、耐腐蚀和施工简便等优点,根据假设的海况条件和5 MW风机的属性,提出了钢筋混凝土半潜型浮式风机平台的概念设计方案.采用SESAM软件建立水动力模型进行数值模拟,研究了浮式平台的整体性能,包括稳定性、水动力性能和整体强度.结果表明:半潜型浮式平台的稳定性、水动力特性和整体强度良好,能够满足风机正常作业的相关规范要求,验证了钢筋混凝土浮式风机平台的可行性.     

基于代理模型的三立柱半潜平台多目标优化

在半潜平台初始设计阶段,平台主尺度是影响平台水动力性能和建造成本的关键性因素.因此,对半潜平台主尺度进行多目标优化是一项极具工程意义的研究工作.首先,采用试验设计法确定平台的设计变量和样本数据库.其次,对半潜平台采用面元法和莫里森公式结合的方法进行水动力特性分析.同时在静水面上布置波面升高监测点,计算平台气隙值.根据数值模拟得到的数据库建立基于径向基函数的代理模型,并通过缺一交叉验证法得到径向基函数中的形参数值.所建立的代理模型可以极大提高优化效率.最后,采用多目标粒子群优化算法,以平台安全性和经济性作为两个优化目标,以平台稳性、气隙高度、水平方向运动性能作为约束条件,得到半潜平台的优化方案.通过对半潜平台多目标优化方案的分析,最终提出三立柱半潜平台最高效的优化策略.     

基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。     

基于窄带物联网的电缆接头温度监测系统

为及时准确的监测电缆接头实时温度,设计了一种基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术的电缆接头温度在线监测系统。系统结合嵌入式系统、NB-IoT通信和云平台技术。终端装置采用STM32单片机及传感器实时采集温度数据,通过硬件选型、电源管理电路设计及合理调整监测频率保证装置低功耗性能,并通过NB-IoT组网实现温度数据远程传输。系统后台监控中心部署于OneNET云平台,云端存储监测数据,通过PC或移动端发送HTTP请求的方式对云平台数据进行订阅,实时观测电缆接头温度状态。此外,为减小测量误差,采用SSA-BP神经网络模型对采集数据进行校正,达到高精度测量的目的。测试结果表明,该系统工作稳定可靠,具有功耗低、测量精度高的优点,能够实现电缆接头温度的实时监测。     

基于数值积分的车削加工时域仿真

建立了车削加工系统z向单自由度动力学模型,试验测试获得了CJ0625车床的刀架频响函数,并辨识获得结构动态特性参数.采用一种变步长方法进行时域仿真研究,该算法可以根据计算点主轴转速动态调整仿真步长,保证算法收敛,满足仿真结果精度要求.基于Matlab平台设计并编写了车削加工时域仿真软件.对时域仿真方法与频域颤振预测方法(叶瓣图法)进行了比较研究.给出了稳定切削、临界稳定以及颤振情况下的振动位移变化曲线.结果表明两种方法获得的车削加工绝对稳定切削深度误差小于607%.     

运用频域辅助分析的AES算法相关功耗攻击

在多数功耗分析攻击中,密码设备总功耗并不完全与敏感信息相关.针对这一问题,提出一种借助频域辅助分析提高AES算法的相关功耗攻击效率的方法.该方法首先执行相关功耗频域分析(Correlation Power Frequency Analysis,CPFA),其结果被用来计算有效功耗信息频带,继而确定合适的滤波器截止频率,以最大限度地去除与敏感信息不相关的噪声.通过在STC90C58AD微控制器上,采集相同密钥随机明文的AES算法功耗曲线,对比使用原始、低通滤波后和高通滤波后的功耗曲线执行相关功耗分析攻击的效率.实验结果显示,使用低通滤波后的功耗曲线所执行的攻击效率最高,验证了新方法的有效性.     

FAIMS系统用高频高压非对称脉冲电源设计

据高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)系统对非对称脉冲电源的要求,提出了一种FAIMS系统用高频高压非对称脉冲电源的设计方案。该方案依托于通用的半桥电路,辅之以Atmega16为核心的PWM生成电路、可靠的栅极驱动及高压功率MOSFET动态静态保护电路。该电源输出非对称方波幅值达2kV,当频率为200kHz,功耗仅为90W。测试结果表明该设计方案实际可行,能满足FAIMS检测系统的工作需求,且具有电路结构简单、频率占空比可调、功耗低等特点。     

一种编译指导的实时动态电压调节低功耗算法

提出了一种编译指导的实时动态电压调节低功耗算法.算法在编译器的帮助下,在条件语句,循环语句等影响程序实际执行时间的控制语句结构中设置电压调节点,插入电压调节代码,从而最大限度地利用了程序运行时的空闲时间,达到了降低系统功耗的效果.在RTLPower实时低功耗系统上对算法进行了实验,实验结果表明该算法可以减少50%的能量消耗.     

近海可再生能源综合发电系统模型对比

介绍融合近海风力发电、波浪能发电以及潮流能发电的近海可再生能源综合发电系统的电气拓扑结构,并以此系统为例,在Matlab/Simulink平台下分别搭建了其详细模型和相量模型。在定性分析2种模型的区别之后,分别在风速变化时以及电网扰动故障下,对详细模型和相量模型进行了仿真对比。时域仿真结果显示,详细模型和相量模型的稳态、动态响应趋势均基本一致;详细模型仿真计算耗时长,且仿真曲线中包含高频分量;相量模型仿真计算耗时短,仿真曲线相对平滑。     

基于JN516x的井下人员定位前端系统的研究

煤矿井下人员定位系统种类千变万化,但主要是在硬件和软件上的差异,因此,选择合适的硬件结构和软件架构会有效地避免井下巷道复杂,环境恶劣,干扰严重等因素.本文设计的基于NXP最新推出的集成片上TOF引擎的JN5168无线微控制器的井下人员定位前端控制系统,支持IEEE802.15.4无线通信协议,只需要设计芯片正常工作必要的外围电路,再通过改进TOF(Time of Flight)测距软件定位算法,便可构成一个精确定位系统.该系统满足成本低、开发时间短、定位误差低、功耗低、实时性快等优点,对煤矿井下复杂环境的人员定位系统的研制具有一定的理论和应用价值.     

液压基座平台的振动控制方程与动力响应

将液压基座平台上部装置简化为一个质量单元，考虑平台的刚体运动和液压控制系统的耦合，建立了平台系统的运动控制方程。根据平台受迫后运动的稳定条件和工程控制理论，提出了液压系统反馈流量系数的计算条件，应用Laplace变换，提出了时域和频域内平台动力响应计算方法。应用该方法设计了平台的控制系统并计算了平台的动力响应。结果表明，该方法可以有效提高平台动力 稳定性和减小平台振动。     

新型RF MEMS开关的动态表征

一种基于UV LIGA加工技术的双稳态电磁型RF MEMS开关，由于其结构使用了永磁体单元而使得开关在维持“开”或“关”态时不需要功耗，从而实现低功耗的电磁驱动.利用非接触式Wyko NT1 100光学轮廓仪所附带的动态测量系统（DMEMS），对开关的动态响应进行了测量.测量结果表明开关实现了双稳态驱动，开关实现状态完全切换到位对应的响应时间不到20 μs.     

滤波白噪声路面时域模拟方法与悬架性能仿真

为合理模拟路面时域模型,通过路面不平度空间功率谱密度分析路面频域模型,并由路面频域模型推导路面时域模型的滤波白噪声数值模拟方法.提出了采用滤波白噪声方法模拟路面时域模型时,改变仿真车速的同时需调整白噪声采样频率使之与车速相配.通过分析生成的路面时域模型的空间功率谱密度,验证了路面时域模型的准确性.比较只改变车速和所提出的改变车速并调整相应白噪声采样频率模拟的路面时域模型的高度历程、频谱和空间功率谱密度,得到了后者模拟方法更符合标准等级路面的结论.并通过仿真,分析比较了某1/4车辆悬架模型在不同方法生成的路面时域模型输入下的系统响应精确性,体现了所提方法的重要性.