船舶压载水系统仿真建模与控制的研究与实现

以某油轮为母型船，建立了整个船舶压载水系统的仿真数学模型，并利用MINIS通用仿真平台与Intouch工控组态软件，开发了船舶压载水系统动态仿真与监控程序，基于全PC平台实现了船舶进、出港和货油装、卸过程中压载水系统的动态仿真与监控调节。     

船舶运动控制硬件在环仿真系统的研究

目前众多学者致力于将当前先进的控制理论应用到船舶运动控制领域,但在实际船舶上验证这些先进的控制算法面临很多困难,为此,设计并实现一套船舶运动控制硬件在环仿真系统。该系统包括船舶运动DSP控制器,船舶运动仿真系统,控制与监测系统三部分,对相关硬件电路和软件设计进行了研究。系统测试结果表明该系统性能良好,为在实验室环境下进行船舶运动控制算法研究和船舶运动控制器开发提供了一个有效的测试平台。

Abstract：

Many scholars devote to applying current advanced control theories to the ship motion control.However,there are many difficulties in verifying the performance of the control theories.In the view of this contradiction,a hardware-in-loop simulation system for ship motion control was designed,which includes ship motion controller based on DSP,ship motion simulation system,and control-monitoring system.The relative design of hardware and software was discussed.The simulation results show that the proposed hardware-in-loop simulation system has satisfactory performance and it can provide an effective test platform for the study of the ship motion control theories and the development of the ship motion controller in the laboratory environment.     

船舶航向-主机综合智能控制的虚拟仿真

提出并实现一种基于虚拟现实技术的船舶航向与主动力装置综合智能控制的可视化交互式仿真系统。论文建立了状态空间型船舶平面运动数学模型,给出该仿真系统的结构,讨论了系统的主要功能。本仿真系统支持红外跟踪立体眼镜,立体头盔等虚拟现实视觉设备并具有立体机舱声音效果。论文给出部分具有沉浸感的三维船舶运动和主机控制的虚拟现实仿真场景。     

基于Web的船舶操纵训练系统研究

针对目前船舶操纵训练系统费用开支大、开发周期长、训练场地固定、训练人数和训练时间受限制的弱点,引入了Web仿真训练的理念,设计并实现了基于Web的船舶操纵训练原型系统,并对系统特征、体系结构、三维模型的建立与优化、系统交互等关键问题进行了研究。该系统依托Java构建体系结构开放、兼容能力强的Web三层体系模式的仿真应用,借助VRML营造交互、沉浸表现效果的虚拟船舶操纵训练环境,允许多用户随时随地的进行船舶操纵和决策等方面的学习和训练,从而为航海教育和培训提供了一种轻便灵活的学习平台。     

分布式航海仿真系统中的网络通讯

在分析了分布式航海仿真系统的信息流向、通信特点和Ｗｉｎｄｏｗｓ网络通信方式的基础上,用ＵＤＰ协议和Ｗｉｎｓｏｃｋ ＯＣＸ控件实现了该系统的高速通信。视景生成计算机采用ＤＲ算法,大大减小了系统的网络通信量。另外,详细的介绍了视景系统各通道的同步方法。     

三种船舶运动控制仿真系统

船舶运动控制系统有三种仿真模式：一是单机仿真即在一台计算机上同时运行船舶运动数学模型和控制器;二是双机仿真即一台计算机运行船舶运动数学模型,另一台为真实的船舶控制器,控制器通过数字通信接口控制另一台计算机上运行的船舶运动模型,也称为半物理仿真;三是物理仿真即建造一艘按某一水动力学相似准则而缩尺的模型船,在模型船上装上真实的船舶控制器,在水池或海上做船舶运动控制试验。本文介绍大连海事大学轮机工程学院研制的上述三种船舶运动控制仿真系统。     

船舶自动化电站系统仿真

应用系统建模技术和计算机系统仿真技术，在研究了某大型船舶电力系统的基础上，运用MATLAB软件，结合船舶柴油机发电机组和异步电动机的特性，完成了船舶自动化电站系统的建模。实现的船舶自动化电站仿真器系统特性与实际系统特性接近。该系统对船舶轮机员技术培训和船舶电力系统的故障分析具有很高的价值。     

船舶航线保持自适应控制器的设计与仿真试验研究

主要介绍适用于船舶航线保持自动控制系统的自校正控制算法,由于选择了具有偏航距离加权约束的广义最小差性指标,使所设计的控制器不仅适合于航向保持自动操舵,而且适合于航线保持自动控制,实验表明,该控制器具有良好的性能。     

基于虚拟现实的船舶轮机仿真训练系统

将虚拟现实技术应用于轮机系统仿真中,建立了"基于虚拟现实的轮机仿真训练系统". 虚拟现实技术是近年来发展起来的一种新的计算机技术,结合了计算机硬件,图形显示,生理学,心理学的最新研究成果.本系统实现了传统船舶轮机仿真系统所无法实现的一些特殊运行情况的模拟,并为训练者提供真实的临场感觉.本文介绍了系统的设计思想、总体结构及系统的组成和特点.     

船舶运动半物理仿真系统

从加快船舶运动控制器样机的研制周期、降低成本、提高效率出发，提出了一种新颖的船舶运动半物理仿真系统。介绍了系统的组成、结构和各模块的功能及特点。叙述了系统的实现方法和相关性能指标，利用所研制的船舶运动半物理仿真系统，可方便地在实验室内对船舶航向、船迹、减摇和避碰等船舶控制系统进行半物理仿真研究，为船舶运动控制器系统样机的研制提供了方便。试验表明所研制的船舶运动半物理仿真系统满足了规定的性能指标，达到了预期的目的。     

舰船多武器平台分布交互仿真系统集成技术研究

简要介绍了研制舰船多武器平台分布交互仿真系统的由来和作用,重点分析了建立舰船多武器平台分布交互仿真系统的几项集成技术,最后对系统的应用前景进行了展望。     

船舶运动控制虚拟现实交互式仿真系统

提出并生成一种应用虚拟现实技术,可使仿真过程可视化的船舶运动控制交互式仿真系统。它使研究者可以在实验室环境下更好地研究船舶航向,航迹,减摇等船舶运动控制系统,直接获得系统的动态和静态特性,实现实时跟踪和监控船舶运动控制多种算法的可视化仿真过程。     

船舶航向与柴油主机联合LPV鲁棒控制及仿真

船舶航向与柴油机推进装置是紧密耦合的,但长期以来对它们的控制是完全独立的.根据线性变参数(LPV)系统设计原理,提出了基于LPV的船舶航向与主机联合控制.建立了以船速等为变参数的船舶航向与主机联合控制的LPV模型,采用LPV多胞设计方法,通过状态反馈对闭环极点进行配置,分别设计具有H∞鲁棒性能的航向与主机LPV控制器,实现二者的联合控制.以5446箱班轮为被控制对象,仿真验证了航向与主机LPV控制器在风浪干扰下联合控制的有效性.     

舰船航速模糊控制系统仿真研究

随着船舶综合自动化技术的发展,船舶操纵运动的重要参数—船舶航速控制显得越加重要。本文主要研究模糊控制理论在航速控制中的应用。介绍了一种参数自调整的模糊控制器的设计,并以某一船舶为例,在ＰＣ机上实现了系统的计算机仿真。仿真结果表明,该模糊控制器具有良好的控制性能,对进一步应用研究具有较大参考价值。     

基于COSIM的舰艇防御系统分布式仿真平台开发研究

舰艇防御系统分布式仿真平台可实现在攻防对抗条件下水面舰艇防御来袭鱼雷作战过程的仿真,用于研究鱼雷防御武器的使用方法,验证其作战效能,论证舰艇防御系统的作战需求。针对水面舰艇鱼雷防御系统及其作战环境,提出了基于协同仿真平台(COSIM)的舰艇防御系统分布式仿真平台设计方案,阐述了仿真平台的软硬件结构,具体介绍了仿真平台的开发过程,并给出仿真平台信息流图,最后针对仿真运行实例进行了分析,证实了仿真平台的有效性。     

武器系统分布仿真研究

对大型武器系统分布仿真方法进行了研究,提出了利用RPC（远程过程周期）和共享内存方式来实现的武器系统分布仿真设计方案及协调运行机制,它能够在异构环境下工作,并能够达到粗粒度分布仿真系统的实 时性要求。     

船速复合误差调节器半实物仿真及稳定性分析

船舶航速的稳定性主要取决于主机负荷调节系统的响应特性,为抑制负荷扰动,提高船舶航速的控制精度,提出了基于Lyapunov方法的船速复合误差调节器,并进行了稳定性分析,实现了船速自适应控制。在实验室条件下,建立了船速复合误差调节器半实物仿真系统。仿真结果表明,在系统模型不确定性的情况下,船速复合误差调节器能提高系统抗干扰能力和船舶航速的稳定性。     

基于DCS的控制系统仿真方法

基于DCS（Distributed Control System-集散控制系统）的控制系统仿真方法是测试控制系统的实施正确性、操作可靠性、操作等效性及DCS资源占用等性能的有效手段,通过这种方法可以缩短新型控制系统的开发周期,减少新型控制系统试投用期的风险。本文对基于DCS的控制系统仿真方法的必要性、特点进行了分析与讨论,并提出了基于DCS的仿真控制系统的架构和分类。一个应用实例验证了基于DCS的控制系统仿真方法的有效性。