罗经航向数字转换系统设计

船用仪器设备工作时需要获得罗经航向信号,某些设备在采用计算机进行解算和控制时输入的航向信息必须是数字量形式。罗经航向数字转换系统可将电罗经发送的航向模拟信号转换成数字信息,将航向和航向变化速率供给航向数据记录仪以及AIS船舶自动设备系统。罗经航向数字转换系统体积小,可安装在船舶的任意位置,同时能和主罗经通讯,并装有RS232和RS422及CAN接口,该方案对数字化罗经工程实现具有一定的参考价值。     

磁罗经自差自动测定和补偿系统的研制

研制了一种磁罗经自差自动测定和补偿系统，通过比较磁阻传感器的航向和陀螺罗经航向，自动地获得罗经自差，在对罗航向补偿后可直接显示船舶磁航向或真航向，该系统还可自动计算出自差系数，用于船靠码头时校正罗经自差，经过实船检验，证明了其可行性。     

数字式分罗经设计研究

针对旧式机械式分罗经噪声大、反应慢等缺点,设计了数字式分罗经.介绍了数字式分罗经的软硬件设计、性能分析及实现.该分罗经基于以数字信号处理器(DSP)为核心的硬件电路,通过CAN总线实现对陀螺罗经输出的船舶航向信息的传输.数字式分罗经以数字形式及模拟罗盘形式在液晶显示器上实时显示船舶航向信息.经过设计验证,数字式分罗经性能突出,工作稳定.     

磁罗经自差的智能测定和校正系统

利用计算机自动比较传感器输出的信号和基准航向信号，测定出罗经自差，并计算罗经自差系数，在显示器上显示船舶的磁航向，并提出船靠码头利用自差系数校正自差方法，最后计算出剩余自差。     

数字磁罗经自差自动校正方法

为适应当前船舶智能化和数字化发展的需求,提出一种具有较高准确度且实际可行的罗经自差自动校正方法.该方法无需人工干预,自动完成罗经自差校正,并在显示器上直接显示船舶磁航向或者船舶真航向.该自差校正方法节省了船舶校正自差的时间,简化了校正过程,其校正精度可满足船舶航行安全的要求.     

数字化分罗经软件设计

利用单片机技术开发的“数字化分罗经”能实时显示、打印日期、航向、阻尼因数ｆ值和阻尼周期ＴＤ值,并能以串、并行方式输出数字化的上述数据。本文介绍数字化分罗经的软件部分,给出软件原设计原理、软件框图和调试要点。     

数字罗经在矢量传感器测向误差校准中应用

将数字罗经与矢量水听器同轴封装,采用MSP430F149单片机作为下位机实现与数字罗经的串口通信,将数字罗经航向数据和矢量传感器方位估计数据交联处理,成功地解决了系统测向误差修正问题。矢量传感器测得的目标方位经过误差修正后,系统测向精度得到提高。     

磁罗经数字转换器的设计

磁罗经作为低价而性能稳定的船用设备得到了大多数船只的配置应用,由于磁罗经通常安装在船头露天的地方,在使用时不太方便。磁罗经数字转换器使用固态磁阻传感器将磁罗经的磁针方位角转换成数字量的角度信号,利用单片机处理并传送到雷达或电子海图仪等设备上,从而实现航向角等航行信息的综合集中显示。磁罗经数字转换器可提供分辨率小于1°的航向角,不但可用在船上作为航行信息集中显示的辅助产品,也可以单独作为数字式电子指南针使用。     

ZDX—1型组合导航系统

为适应海军舰艇装备的现代化发展以提高舰艇的航行性能和作战能力,哈尔滨船舶工程学院已经成功地为某型舰艇研制了 ZDX—1型组合导航系统。该系统能自动、连续地根据罗经航向和计程仪航程信息推算舰艇的实时舰位,对风、水流等的影响具有修正和自动补偿的能力。本系统可以自动进行海图作业,并根据定位信息修正推算舰位和海图上的航迹。本系统借助键盘由人工输入观测数据,进行天文定位     

在船上几个磁罗经处用科伦克法同时消除半圆自差原理

利用苏联科伦克致偏仪在四个罗经某点航向上测力来消除半圆自差,是一种比较方便的方法,它的优点是:直接按照磁罗经的罗经航向航行;不必观测迭标或天体方位来求自差。同时,实际上从该法的应用看,一般消除的准确性可以小于0.05。一般书上对科伦克法消除半圆自差的应用上认为:此法是要在四个罗经航向(N、     

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.     

船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

电控陀螺罗经的机动误差及其补偿方法

陀螺罗经的找北过程是和它的摆性密切相连的，因此在船舶机动航行时总会产生惯性误差。电控陀螺罗经由于摆和力矩装置之间的联结是可调的，因此有可能采取一些有力的措施以减小惯性误差。本文分析了船舶机动航行时电磁摆的输出特性。如果对这、纬误差没有采取加知补偿的措施，电控陀螺罗经还是要按舒勒周期考虑参数设计。如果对速、纬误差已采取补偿措施，就不必遵循舒勒周期了。陀螺主轴就应力图保持在水平、真北位置。机动航行时摆有输出信号，因而导致陀螺罗经产生误差。通常船舶的机动航行时间比起正常的罗经周期要小得多，因此惯性误差实际上和北向速度相关。对于单独的陀螺罗经，北向加速度的真值是不好测量的。我们可以利用船舶的速度信号设计补偿装置以大大减小陀螺罗经的惯性误差。     

船舶航向鲁棒PID自动舵设计

以Ｎｏｍｏｔｏ方程作为船舶运动控制系统的模型,给出了船舶航向ＰＩＤ型自动舵的传统设计方法,在考虑到船舶运动模型参数不确定性和外界干扰的不确定性的基础上,建立了含有不确定性项的船舶航向误差控制系统的状态方程,并利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ display structure     

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；     

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.     

关于PID自动舵神经网络控制的研究

提出一种基于神经网络的PID自动舵控制方法。该方法能实时精确地辨识船舶数学模型参数,自动调节PID参数,提高船舶航向保持性能。     

船舶运动控制平台的研制和海上试验研究(英文)

研制出一艘以水动力学相似准则缩尺的无人驾驶遥控模型船 ,装有以PC 1 0 4为主控计算机的船舶控制器。模型船由岸上主PC机遥控 ,用Honeywell公司的HMR3 0 0 0磁罗经测量航向 ,用差分GPS系统定位 ,自主控制和推进。该遥控自制船舶运动控制平台已经进行了两次海上试验并取得成功。文中介绍该平台的系统设计、控制系统硬件和软件及海上试验结果     

基于三角函数系的磁罗经自差校正方程

从数学的角度分析了磁罗经自差与罗航向的关系，利用三角函数系构造了一个新的磁罗经自差公式，并对该自差公式进行了仿真分析，结果表明新的自差公式适用范围更广，校差精度更高。     

基于VR船舶磁罗经倾斜自差的模拟校正实现建模研究①

基于VR的磁罗经自差校正系统能很好解决船舶磁罗经自差校正工作费用高,过于依赖专业的罗经校正员问题,通过虚拟场景的创设突破现有的教学环境的局限,实现对航海人员校正磁罗经自差的能力训练。主要研究基于VR磁罗经自差校正模拟训练系统中船舶磁罗经倾斜自差的模拟校正的实现,着重通过对船舶在纵横倾情况下的倾斜自差模型和罗盘受到纵横倾附加力的作用产生的来回侧偏转运动简化数学模型的构建,使开发的基于VR的磁罗经自差校正系统能够实现倾斜自差的校正训练功能,并贴合船舶磁罗经校正工作现实需要和实际,具有一定的实践操作训练指导价值。