舵面故障情况下推力矢量在飞艇中的应用研究

推力矢量控制技术是一种先进的推力控制方案,将其应用于飞艇的飞行控制,可以在飞艇低速气动舵面失效或者舵面故障等特殊情况下,辅助甚至替代舵面控制飞艇正常飞行。建立了考虑推力矢量的飞艇数学模型,增加了飞艇的控制余度,分析了飞艇常见的舵面故障形式,研究了推力矢量对飞艇舵面故障的补偿和重构。仿真结果表明,推力矢量可以在舵面故障情况下对飞艇进行有效的控制,提高飞艇飞行的安全性和可靠性。     

基于动态面backstepping控制的高超声速飞行器自适应故障补偿设计

针对带有冗余舵面的高超声速飞行器纵向模型,考虑舵面出现卡死故障情况下,分别设计了基于backstepping的高度容错控制器与基于动态逆的速度跟踪控制器.在运用backstepping自适应设计高度控制器时,采用动态面设计方法,引入一阶滤波器,避免了设计中对虚拟信号求导带来的复杂计算问题.针对舵面出现未知故障(不确定故障模式、大小、发生时间)的情况,设计容错控制器结构,给出实现故障补偿控制的匹配条件,根据Lyapunov稳定性理论设计的控制器参数自适应律保证系统的稳定性与指令跟踪性能.针对舵面出现卡死故障的情况,仿真对控制算法进行了验证,得到了较理想的控制效果.     

SR型舵机卡舵故障分析与对策

谊文通过介绍SR型舵机工作原理，对舵机出现的卡舵故障进行分析，找出故障原因，提出应对措施。     

电传飞控系统舵面振荡故障检测的一种实现形式和符合性验证

电传飞控系统中处于故障状态的电子部件产生虚假正弦信号引起的振荡信号通过伺服控制线路传至舵面从而导致舵面振荡故障,舵面振荡会影响对飞机飞行轨迹的控制,严重的振荡故障可能导致飞机丧失结构的完整性从而造成更大的灾难,本文介绍了采用电传飞控系统的某型号对飞机振荡检测的一种实现形式,及振荡监控功能所完成的符合性验证工作。     

船舶靠离泊操纵数学模型的研究

提出了一种靠泊操纵的数学模型，该模型吸取了日本ＭＭＧ分离建模的思想，以船、桨、舵单独性能为基础，并考虑其各部分之间的相互干涉，同时考虑到靠离泊的运行为低速、大漂特点，对作用于船体上流体力及桨、舵力都提出了相应的算法，并且还给出了附属操纵设备－－拖轮力、缆绳及锚链张力的实用算法，该模型已成功地应用于基于电子海图的船舶模拟器，经有关船长、引水员及专家的验证，效果良好。     

全回转拖轮的基本操纵法

正随着经济的发展,船舶日益大型化,港口码头密集化,这对拖轮的要求要操纵灵活,马力强劲。全回转拖轮就成了我们驾引人员的首选。对于如何更好地使用拖轮,让拖轮驾驶员操纵简单易行,又有利于引航员靠离码头,现将全回转拖轮基本操纵方法作如下分析。     

执行器故障下临近空间飞行器容错控制重构

临近空间飞行器飞行条件复杂、气动环境恶劣，极易导致飞行器舵面出现故障，容错控制是保证飞行器安全运行的关键，对此提出了一种基于观测器-控制器的有限时间高精度容错控制重构策略．首先，为提高容错控制的精确性，在故障影响下飞行器姿态模型基础上，设计了双层快速自适应滑模观测器，实现对包含故障、干扰等在内的综合干扰有限时间估计，避免了传统自适应增益的过估计，从而有效提高观测器估计精度；进一步基于观测器估计值设计容错控制器，获得故障影响下的期望控制力矩，实现飞行姿态的有限时间容错控制．其次，针对故障时气动舵面实际提供的控制力矩难以满足期望值的问题，引入推力矢量喷管作为补充执行器．考虑故障舵面特性，采用基于二次规划的最优控制分配策略，将期望力矩合理分配到气动舵面及矢量喷管上，通过矢量喷管补偿故障舵面力矩损失，实现执行器故障下控制重构.最后，通过数值仿真验证了所设计观测器的优越性，并验证了所提出容错控制重构策略的有效性．     

多艘拖轮协助大型船舶靠泊的编队控制方法

为了研究多艘拖轮协助欠驱动大型船舶靠泊的控制,提出了一种采用拖轮编队来解决大型船舶靠泊问题的控制方法.在拖轮的水动力学模型中,将大型船舶对拖轮的反作用力视为未知输入,给出了一种干扰估计误差方程和原状态方程形成互联系统的干扰观测器.该干扰观测器使得拖轮速度实际值与期望值误差能够快速收敛.在干扰观测器的基础上给出了拖轮编队控制器设计,并分析了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了该方法的有效性.     

模型-数据联合驱动的船舶舵机电液伺服系统早期故障检测

提出了一种模型-数据联合驱动的船舶舵机电液伺服系统早期故障检测方法.首先,建立了系统状态方程,对系统中的常见故障进行了模型解析,并对系统中的各类不确定因素进行了分类分析.其次,为减少各类不确定因素的影响,采用混合式处理方法进行逐层削减.利用系统正常运行状态下的输入输出数据先对系统中的不确定参数进行有效辨识,通过设计鲁棒故障检测观测器来对系统中的固有非线性和未知时变外负载力进行处理和解耦.为了能够对早期故障进行有效检测,利用实际及观测系统数据,构建了基于神经网络的补偿模型,可进一步削减剩余不确定因素对故障检测的影响,从而提高故障敏感性.最后,通过仿真和实验共同验证了这种模型-数据联合驱动故障检测方法的有效性,该方法可用于船舶舵机电液伺服系统及类似系统的在线早期故障检测.     

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．     

基于鲁棒微分器的飞机舵面振荡故障诊断算法

针对系统存在测量噪声的情况,研究了飞机舵面发生振荡故障的故障诊断算法。鉴于系统的输出对于控制输入故障具有一定程度的不敏感性,提出一种基于输入估计的故障检测方法。设计一阶鲁棒微分器,利用传感器测量到的液压舵机输出杆位置估计其杆速度,同时,利用微分器的输出对故障信号进行估计并分析故障估计值的收敛性。最后,分别针对"液态"振荡故障及"固态"振荡故障进行仿真验证。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于面元法的舵球鳍组合节能装置理论

根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵 舵球 鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度)进行了变尺度计算与分析. 计算结果表明,舵球鳍节能效果较舵球为佳,并具有节能效果最佳的尺寸及安装角度.     

推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

襟翼舵的试验与分析

为了探求襟翼舵的流体动力性能,以长江2600匹马力推轮展弦比A=1.22的襟翼舵为研究对象,进行了单舵风洞试验.并对襟翼舵主舵与子舵间的间隙影响、端板效应等作了初步探讨.结果表明,襟翼舵可以提高船舶操纵性能,又能减小舵机功率.本文研究了实船上齿轮传动式襟翼舵的受力情况,着重分析了子舵转动时的受力情况,给出了计算公式.同时,对三艘襟翼舵船的舵扭矩实测结果进行了分析,提出了襟翼舵有关参数的选定范围.     

推力矢量发动机燃气舵系统设计与分析

对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计。通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系。推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系、燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩。其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载。结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载。最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果。最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

国内首次转柱舵实船应用江汉118号轮试航成功

1989年12月19日,经过改装、装上转柱舵的江汉118号轮,在长江军山水域,进行了操纵性系列试验,取得了满意的结果。转柱舵是一种新的操纵装置,将它应用在实船,在国内还是首次。这一项目是由我校船舶系转柱舵课题组和长航轮船总公司及所属的武汉轮船公司、汉英船厂联合完成的。试航后,这艘船的船长、轮机     

多停泊基地约束下港口拖轮作业的一体化调度优化

在分析拖轮调度问题基本性质的基础上,结合多处理器任务调度理论,构建了以拖轮总作业时间最小化为目标函数、考虑多停泊基地条件下的一体化调度优化模型;针对问题特点设计了混合模拟退火算法并对其进行求解;以二维实整数的方式作为解的表现形式,在初始解的生成过程中加入首艘可用拖轮的启发式规则,并运用三点交叉的方式产生新解.数值实例结果表明,所提出的算法收敛性较好,求解结果比现行调度规则所得结果的优化率提高了20%.对系统参数的分析表明:移泊作业所占比例和到港船舶类型对目标函数的影响较大;在拖轮配备中,总作业时间对拖轮配备情况具有极弱的敏感性,而在不同装卸作业时间下总作业时间的变化无规律性.     

港内操纵大型船舶使用拖轮的探讨

概述了港内大型船舶操纵的特点和典型的运动方式。在模拟计算的基础上，给出了拖轮协助大型船舶在港内进行操纵运动情况的定量数据，所得出的有关拖轮就位位置、拖轮配备数量、协助操船中本船是否需要车舵配合，以及多艘拖轮助操时的组织指挥方面的结论和建议，可供船长和引航员作为实际操船的参考。     

基于原理分析排除某型自动操舵仪跑满舵故障

自动操舵仪是十分重要的导航设备，简称自动舵。它是对船舶航向进行调节的装置。而且是绝对不能出现故障的。船舶有三大装置是最重要的，一个是动力装置，二个是舵机，三个是锚机。本文就某型舵机控制系统的一种严重影响航行安全的故障讨论分析以及最后排除。     

基于改进灰狼算法的港作拖轮调度研究

在船舶大型化的发展以及港口资源日益紧张的趋势下,拖轮调度作为减少港口拥堵与节约港口资源的重要手段,成为当前亟待解决的问题。通过以拖轮空驶燃油成本与拖轮助航燃油成本为目标函数,构建多停泊基地条件下的多目标拖轮调度模型,提出一种混合小生境灰狼算法(Hybrid Niche Grey Wolf Optimization, HNGWO)进行求解,针对拖轮调度问题的整数规划特点引入交叉修正更新策略,以加强算法的收敛性能,最后分别采用CPLEX、GA、PSO、GWO、HNGWO对多规模算例的求解结果进行对比分析。结果表明,HNGWO相比于GA、PSO的最优值平均优化比例可达5.07%,相比于GWO的收敛速度平均优化比例为13.23%,并输出中等规模下的收敛曲线与最优调度方案甘特图,直观展示了改进算法的求解效果与收敛速度,为提高港口通行效率与经济效益提供了参考方案。