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     

船舶电力推进系统中直接转矩控制技术的仿真

针对电力推进船舶中主推进电动机的调速控制环节，以目前最新的控制技术——直接转矩进行了原理分析，同时利用仿真软件对该控制系统进行了定性的仿真研究，给出了完整的仿真系统图和仿真运行结果，从运行结果可以看出定子磁链在一个范围内收敛于一个圆形；转速呈周期变化；仿真结果不仅符合控制原理，且可以看出其良好的动态性能；同时在转矩曲线上还可以反映出转矩脉动情况和平均转矩的稳定性，从而验证了该系统的优良动态性能。     

船舶运动控制仿真平台

ｉｓｕａｌ Ｃ＾＋＋编程建立了船舶运动控制仿真系统,包括各种典型船舶的数据库,具有单机仿真、联机仿真及船舶操纵仿真三种模式,可模拟船舶的航向保持、航迹保持和转向控制等动态,为控制算法的评估和自动舵产品的测试提供了一个仿真试验平台。     

船舶中阻力系统仿真实现的关键技术

本文利用计算机仿真相关技术对于船舶中阻力系统进行研究,就系统实现关键技术进行相关分析,主要包括应用Authorware开发工具及其提供的接口技术,将包括ATL和ActiveX控件等架构在一起,共同构建成了船舶阻力模拟仿真系统,以及应用Visual C＋＋结合面向对象技术开发OpenGL图形库,进行船舶阻力模拟仿真环境的建立等方面。     

船舶操纵模型硬件模拟器的设计与实现

船舶操纵模拟器可采用物理仿真、半物理仿真及软件仿真3种方法。设计并实现了船舶操纵的半物理硬件电模拟器。详细地讨论了船舶模型的分解与模拟、舵机模型的模拟、外界干扰叠加的模拟、模拟器的器件选取与实现、外界干扰信号的模拟等。模拟器的实际试验结果表明控制精度高、运行稳定可靠。     

太阳能游览船舶电力推进系统仿真

?针对新型太阳能游览船舶电力推进系统,分析了该船舶的电力系统构成并在此基础上分别建立电力推进系统推进电机、推进控制策略以及螺旋桨负载的数学模型.结合逆变装置模型,建立电力推进系统整体仿真模型,根据实船的实际参数对模型进行仿真分析.结果表明,所提出的模型能够及时响应电机负载的变化,且抗干扰性强.     

船舶电力系统仿真

为研究单台发电机运行时船舶电力系统的参数变化情况,利用MATLAB环境下的SIMULINK动态仿真工具对船舶电力系统进行建模仿真.通过对船舶电力系统单机突加、突减大功率负载等工况的仿真分析,得到系统参数的变化情况,验证了模型的正确性.     

集装箱船舶大型化与城市经济发展关系的系统仿真

阐述集装箱船舶大型化的发展历程,分析其与城市经济发展的相关关系.运用系统动力学理论,分析集装箱船舶大型化与城市经济发展的因果关系,构建因果关系图和流图,建立系统仿真方程.以深圳市为例进行实证研究,得到系统仿真结果,并进行政策模拟.结果表明,港口城市适应集装箱船舶大型化的发展对其经济发展具有明显的促进作用;应用系统动力学方法研究集装箱船舶大型化与城市经济发展的关系是科学有效的.     

四旋翼无人机滑模-CPCMAC联合控制半物理仿真系统

针对四旋翼无人机强耦合、欠驱动、非线性等特点,以及在实际飞行过程中极易受到干扰的问题,对四旋翼无人机动力学模型进行分析,提出了一种基于联合的四旋翼无人机姿态控制算法,并在此基础上设计了四旋翼无人机半物理仿真系统。首先,针对非线性系统设计滑模控制器,选择跟踪航迹和翻滚角设计位置控制率和姿态控制率。其次,滑模控制器在实际应用中易产生震荡,利用基于信用积分的小脑模型神经网络(CPCMAC)来学习滑模控制的方式。最后,搭建基于LabVIEW的控制站,同Matlab/Simulink进行数据收发控制。仿真结果表明,在跟踪目标相同时,提出的四旋翼无人机滑模-CPCMAC联合控制相比于传统的比例积分微分(PID)控制和积分反步法控制优势明显,能够抑制超调和余差,在快速性和鲁棒性方面都更加优越。同时,构建的四旋翼无人机半物理仿真平台能清晰反馈出无人机参数的变化,应用预留的参数接口和地面控制站,降低了无人机飞控算法的开发难度,提高了开发效率,具有明显的实用价值。     

基于粒子系统实现船舶航迹仿真的加速方法

为解决大规模粒子系统的实时性问题,提出一种基于LOD技术和硬件加速技术的混合加速技术.根据视点与景物间的距离建立粒子系统的LOD模型,并将该模型融入基于GPU的渲染流程中.整个实现流程采用FBO技术,通过两遍渲染方式完成粒子系统的绘制.虚拟海洋场景的船舶航迹实时试验表明,该方法可显著提高粒子系统的运算效率和绘制速度,与未采用任何加速策略而单纯基于CPU的绘制方法相比,其绘制效率提高近12倍.     

船舶纵向运动控制模型的建立及仿真

针对船舶在海上运动的情况,提出了一种水动力模型的建立方法.依据切片理论建立了不同浪向下船舶纵向运动的水动力模型.基于船模水池实验,在分析442 t水面舰艇典型海况下水动力系数的基础上,通过仿真研究,推导出一种实时在线的船舶纵向运动控制模型;给出了计算实例并进行了误差均值和误差方差的可信度检验,置信度95%.该模型可实时在线地计算出船舶在任何航向、航速及海情下与频率无关的船舶纵向运动水动力系数,从而得到实时在线船舶纵向运动控制模型.所建立的水动力模型拟合均方差的相对值在0.4%～13.9%,平均拟合均方差的相对值为6.6%.通过MATLAB仿真计算证明:该模型完全能控、完全能观和渐进稳定.     

网络控制系统的控制方法研究

分析了网络控制系统中几类时延的特点及其对控制系统的影响,并对近年所提出的处理周期性和随机时变时延的各种控制方法进行了较为全面的综述与评价,比较了各种方法的优缺点．最后指出了今后可能的发展方向．     

连续控制系统的离散相似－可调参数法仿真

本文讨论的连续控制系统仿真方法是基于离散相似和可调数值积分法相结合的一种快速数字仿真方法．文中推导了基本仿真模型，并讨论了系统仿真的实现．实例表明，此方法是可行的．     

基于数据驱动的模糊切换型PID控制及其在船舶中的应用

应用模糊切换型PID控制方法处理船舶运动线性模型.根据控制目标把船舶转向过程分化为两个模糊工作域,当偏差较大时,采用TS-PID模糊控制器提高船舶响应速度;偏差接近设定切换点时,由TS-PID与传统PI控制器组成的混合控制器进行控制;偏差足够小时,传统PI控制方式可使船舶尽快稳定在设定航向上.对某商船的仿真对比实验证明所设计的控制方式优于单一PID控制方式.     

基于MATLAB的网络控制系统仿真

介绍了基于TrueTime工具包和Active X技术的仿真平台实现方法.前者是根据网络MAC协议对通信延迟机理进行建模的仿真软件包;后者是针对网络控制系统通信模型仿真困难的缺点而提出,该方法通过ActiveX技术实现了对象模型和控制器通信,为网络控制系统的理论研究提供有效的检验平台.通过对两者的比较指出两种方法的优缺点.     

舰船非定常气流场数值模拟

以SFS为研究对象,选择空间三阶MUSCL格式离散动量插值法、二阶隐式时间积分方案、Smagorinsky-Lilly LES湍流模型对舰船气流场进行数值模拟.对结构网格密度进行敏感性检查,确保边界层网格在10层以上及y+取值在101~102.将风速放大到0.3Ma,采用计算机集群进行并行解算,对非定常速度及其脉动值进行时频域转换,考察流场的谱特征.无量纲化的结果表明,SFS流场速度的脉动十分剧烈,非定常速度的时间平均与定常计算结果局部存在较大差异,最大为10%左右;且定常计算结果相对非定常时间平均值偏小,SFS流场的湍流能量集中在1 Hz以下.采用已有试验结果对仿真进行初步验证,结果表明仿真具有较高的可信度.     

网络控制系统仿真平台的设计与实现

基于MATLAB、NS2、Visual C ,采用软件组件设计思想,设计并实现了网络控制系统实时仿真平台NCS-RS(NCS-RealTime Simulation).NCS-RS主要包括Simulink控制器/被控对象模块、MATLAB数据接口模块、Visual C 网络接口模块以及NS2网络仿真模块,既发挥了NS2的网络仿真优势,又利用了MATLAB强大的控制系统仿真功能,很好的实现了对网络控制系统的实时仿真.最后,在仿真平台上进行了倒立摆网络控制系统的仿真实验,并分析了时延对控制品质和稳定性的影响.     

控制系统仿真与分析软件设计

采用ＭＡＴＬＡＢ５．１设计了一个控制系统的仿真和分析软件,只要输入系统结构框图中各环节的参数及其连接关系,便可求出其开环或闭环传递函数,进而系统进行仿真和分析,给出了软件设计的方法及其应用实例,对控制 仿真与分析具有参考价值。