基于广义预测控制的主动吸收造波

通过最小二乘法支持向量机对主动吸收造波模型进行在线辨识,基于广义预测控制算法提出一种新颖的主动吸收造波策略.采用高阶边界元法与自由面混合欧拉拉格朗日模型建立二维推板造波数值波浪水槽,将预测控制器的输出作为造波边界条件,进行了不规则波主动吸收造波仿真对比试验与白噪声波谱的验证试验,并采用波浪入、反射分离算法进行分析.结果表明:预测控制器具有较好的鲁棒性和快速响应能力,对于模型试验中常用的波浪具有良好的主动吸收造波效果.     

伺服电机驱动的水槽主动吸收式造波机原理与实现

结合研制的伺服电机驱动的主动吸收式造波机,介绍了造波机系统的组成和控制原理.在一阶推板吸收造波理论的基础上,给出了带有造波板反射参数的主动吸收算法,并通过物理模型试验,测试了造波机对周期在1.2～2.4s的规则波和不规则波的吸收性能.采用两点法对入反射波进行分离,结果表明,理论反射系数与实验值基本一致,对不规则波吸收效率在84%以上.     

电动造波机控制系统的研究

为在试验水池中精确模拟以“波浪谱”描述的海浪不规则波，给出了直接生成造波机运动控制所需的离散时间序列数的计算模型．基于通用计算机的开放式多轴运动控制器设计了电机伺服驱动的模拟不规则波造波控制系统，采用数字比例、积分、微分(PID)及速度前馈控制技术解决了系统所要求的高精度伺服位置控制和多电机同步控制问题，通过对离散时间序列数的样条光顺使伺服电机具有加速度连续的良好运动特性．系统的控制模型以自学习的方法对比反馈的实际波形进行输出位置量的矫正，以获得准确的模拟波浪．     

分布式微机控制造波系统的串行通讯

介绍了由ＰＣ机和８０９８单片机构成的分布式微机控制造波系统的数据通讯子系统,并给出了一对多串行通讯的硬件电路的设计及其通讯协议和通讯过程。根据上位机具有速度快、编程方便的特点,提出了由上位机完成检错任务的方法,进一步提高了通讯速度     

分布式微机控制造波系统的串行通讯

介绍了由ＰＣ机和８０９８单片机构成的分布式微机控制造波系统的数据通讯子系统,并给出了一对多串行通讯的硬件和电路的设计及其通讯协议和通讯过程。根据上位机具有速度快,编程方便的特点,提出了由上位机完成检错任务方法,进一步提高通讯速度。     

造波机中导轨座有限元分析及结构优化

为了实现造波机中导轨座结构轻量化,采用有限元方法对造波机中导轨座进行静力学分析,结果显示其刚度、强度均有较大裕量.为了确定需要避免的造波频率,对其进行固有频率分析,结果表明导轨座的各阶固有频率均远远大于造波频率,故不需要考虑工作过程中引起的共振问题.基于有限元分析结果,以减轻重量为目标,对其进行结构优化设计,最终得到重量减轻13.2%且应力分布更加均匀的优化结果.本文研究方法为导轨座设计提供了理论依据.     

大水槽造波机电机力矩与造波参数的关系分析

基于交通运输部天津水运工程科学研究院全球最大的大比尺波浪水槽造波机,在微幅波理论的基础上推导推板式造波机控制方程;并进一步推导造波机电机力矩与造波参数之间的关系,分析板前推进波、板后雍水、机械摩阻以及推波板运动的受力与对电机驱动力矩的组分大小和变化规律,从理论上得到电机力矩的变化范围、规律及消减平缓方法,为下一步研究基于力矩反馈的主动式吸收造波提供理论依据。     

摇板式造波机性能实验研究

通过改进后的水池造波系统对工程中常用的规则波和二维非规则波浪的模拟试验，研究了该造波系统的最大造波能力、波浪总谐波变形以及对随机波浪谱的模拟精度等波浪模拟性能．测试数据表明，该造波机控制系统经过技术改进，恢复了二维规则波的模拟功能，提高了造波品质，完全满足船模耐波性试验的要求，可应用于实际工程项目之中。     

摇板式造波机的控制系统设计

对摇板式造波机的电液伺服系统和计算机控制系统进行设计，液压系统油源采用多台泵组组合而成；计算机控制程序使用VB语言在WINDOWS环境下编制，方便人机对话。     

基于Trio控制器的吸收式造波机运动控制系统设计

设计了基于Trio控制器的吸收式造波机运动控制系统,确定了其PC和运动控制器相结合的控制方式.选择了Trio控制器,并结合EtherNet/IP和SERCOS通信协议实现数据交换.上位机程序设计采用C语言和Fortran混合编程方式,对执行机构的控制由Trio控制器自带Trio Basic语言编写运动控制程序程实现.实验表明,设计的吸收式造波机控制系统得到的波面最稳定,能获得期望波高.     

二维数值波浪水池中的潜体绕射试验

在摇板式造波机生成的二维数值波浪水池中进行了潜没圆柱的模拟绕射试验。先在频率域中确定造波机的运动形式 ,并在时间域中模拟摇板运动生成带有波前的高品质Stokes波的过程 ,作为入射波条件。数值造波和数值绕射试验采用边界积分方程的时间步进法 ,探讨了在自由面和板面交点处自由面条件与物面条件的相容性、开边界辐射面边界条件、时间与空间域上的数值离散方法等 ,得到了稳定、合理的波形和波浪力时域非线性结果 ,并与相应的频域二阶解的结果作了比较 ,证实了本数值波浪水池试验方法的适用性。     

蛇形多向不规则波造波机波浪产生方法及特性

介绍了自行研制的蛇形多向不规则波造波机系统．造波机宽28m，由70块高0.9m、宽0.4m的造波板组成．在此基础上论述了分段式造波机产生波浪的原理及方法，并对其产生的斜向和多向不规则波的波浪统计特性以及波浪的频谱和方向分布进行了试验研究．结果表明，研制的造波机各项性能达到了预期的指标，可产生较理想的单向和多向不规则波．     

破碎波对直墙建筑物的作用

应用二维数值波浪水槽模型,计算了某实际工程防波堤上的破波压力分布,并与试验结果与规范方法进行了比较。为减少小造波边界的二次反射影响,在水槽左端设可吸收式造波机数值边界条件。     

白噪声不规则波与聚焦波的水池模拟

从推导造波板的运动规律出发,讨论了海洋工程水动力学试验中白噪声不规则波及聚焦波这2类非常规波浪在水池中的生成技术;基于实测谱修正与波谱相位聚焦,在海洋工程水池生成了品质较好的白噪声不规则波与聚焦波,并给出了这2种波浪在水池中的测试结果.通过边界元数值计算方法对水池模拟的聚焦波进行了验证.结果表明:采用所述方法可以在试验水池中生成品质较高的白噪声不规则波及聚焦波,从而为提高常规海洋工程水动力试验的精度,缩短试验时间及后续开展海洋工程平台在恶劣海况中生存能力的研究提供了技术依据.     

源造波法在三维完全非线性数值波浪水槽中的应用

为消除波浪在水槽出流边界的反射及波浪遇到结构物后在入射边界形成的二次反射,基于时域高阶边界元方法建立三维完全非线性数值波浪水槽模型:利用源造波法产生入射波浪,采用人工阻尼层技术消除波浪反射及二次反射;建立水槽的格林函数并应用于整个计算域,消除水槽两侧壁和底面的积分,减少了计算量.利用所建模型分别对规则波和不规则波的数值实验表明,数值结果与理论解吻合良好,且在出流边界和入射边界均无反射现象.     

水池造波技术及发展概况

本文阐述了实验水池中造波机及其理论的研究。结合造波技术的发展趋势,概述了国内外现有的波浪模拟技术。     

Stokes波的数值生成

优良的波浪环境条件是非线性波浪与结构物相互作用问题研究的基础。给出一种在时域中模拟刚性剖面作周期运动辐射生成Ｓｔｏｋｅｓ 波的方法,为数值波浪水池试验提供高品质入射波模型。在频域中对二维二阶辐射问题作数值求解,通过对二阶辐射波传播模式的分析,找出能在水池中生成二阶意义上纯正的Ｓｔｏｋｅｓ波的造波机运动形式。利用边界积分方程的时间步进法进行非线性数值造波的模拟证实了在频域中得到的结论,在数值波浪水池中生成了稳定的带有波前的高品质Ｓｔｏｋｅｓ波。     

论推摇混合的造波方式

推摇混合式造波机能比较真实地模拟波浪中水质点的横向运动，因而造波板的简谐运动将有效地转换成平面进行波的运动，衰减波所占的比例小，在距造波板较短距离内可达到波浪的整形，是一种比较理想的造波方式。该文给出推摇混合式造波机产生的平面线性波速度势、波形、造波板所受水动力以及输出功率在频域和时域中的解析表达式，从理论上模拟平面线性波的稳态和瞬态形式。经过对比计算，推荐一种波形品质好、造波效率高的推摇混合造波方式。所得结果对于造波机设计和使用有实际意义。     

基于PLC和伺服电机的主动冲箱式造波系统的控制及实现

为了研究在10 m×0.5 m的玻璃水槽内的主动冲箱造波技术,设计了基于PLC运动控制器、伺服电机和驱动器、工控机以及浪高采集仪的造波系统。该系统根据水动力学参数在PLC运动控制程序中实现主动造波算法;采用交流伺服驱动器并搭配相应尺寸的电机,完成楔形板的上下造波运动;通过工控机上的人机界面对造波机系统的整体状态进行控制。为了提高控制精度,该系统在伺服驱动器内部闭环控制的基础上,还增加了基于PID算法的波高和频率闭环控制。实际应用表明,该造波系统可通过对波形的实时反馈,保证控制的准确性和稳定性,达到了主动造波的目的。     

蛇形造波机的异步电机变频调速驱动的研究

本文对正在研制的蛇形造波机进行了异步电机变频调速驱动的研究，结果是可行的文中按照异步电机的Ｙ型等值电路和变频调速器自动加大Ｕ１／ｆ的功能，推导了异步电机变频调速时的传递函数，以作为设计的理论论据。