自适应理论在船舶操纵中的应用

根据作者研究的成果和对船舶自动操纵原理的分析,将自适应原理应用于船舶操纵这一当今世界十分活跃的领域作一论述.从自动舵发展到自适应舵,从某些具有代表性的理论到产品,从自适应舵的发展到自适应理论应用于操纵的发展趋势,文中作了较全面的综述.     

可调螺距螺旋桨船舶的操纵运动数学模型

为利用模拟器对可调螺距螺旋桨(CPP)船舶操纵运动进行仿真,应用船舶操纵性分离建模理论,基于荷兰船模试验水池B系列螺旋桨的敞水试验结果,利用Akima插值获得了不同类型的CPP在不同螺距比时的四象限推力系数和扭矩系数,求得CPP的推力和扭矩,建立了CPP船舶的平面运动数学模型.模型充分考虑了风、流对船舶操纵的影响,并可适用于CPP船舶常速域和低速域的操纵运动仿真.仿真结果与实船试验结果吻合较好,能够满足大型船舶操纵模拟器对船舶运动数学模型仿真精度的要求.     

船舶操纵运动仿真及其理论研究

建立了船舶操纵运动仿真数学模型，给出了一种新的风力和风力矩数学模型并预报了船舶在风作用下的操纵运动，提出了估算浅水中船体水动力的方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能，研究了边界元理论在船体水动力计算中的应用，并利用理论计算结果，预测了船舶的回转运动及Ｚ形操纵。     

船舶操纵粘性流求解器的开发与应用

介绍了基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的分区网格船舶操纵粘性流求解器,以及应用该求解器计算船舶操纵相关的粘性流动与水动力的研究工作.计算了舵的粘性流场和水动力,所预报的舵升力曲线和阻力曲线在舵角未达到失速角前,与现有的试验和计算结果符合良好,所预报的舵失速角稍偏小.还计算了6∶1椭球体和Wigley船体做大角度定常斜航运动时的3维粘性流场及水动力,正确地模拟这种以层流/湍流分离流为主的复杂粘性流动,从而检验和验证了该求解器精确模拟粘性分离流动和计算水动力的能力.     

考虑螺旋桨水动力的双桨船操纵运动数值模拟

针对实桨法模拟螺旋桨旋转计算效率低且双桨船尾流场复杂,而螺旋桨体积力法一般不考虑操纵运动下尾流场不均匀性对螺旋桨水动力性能影响的问题,采用RANS方法、重叠网格技术和螺旋桨体积力法,以DTMB5415M为研究对象,进行了双桨船操纵运动数值模拟研究．首先,对DTMB5415M进行了约束模试验数值模拟,以求取操纵运动下螺旋桨的水动力性能,从而建立操纵运动下的螺旋桨修正体积力模型;然后,将该螺旋桨修正体积力模型和原螺旋桨体积力模型分别用于DTMB5415M的操纵运动数值模拟．结果表明：螺旋桨修正体积力模型相比原体积力模型考虑了船尾伴流场不均匀性对真实桨侧向力和推力的影响,可以较准确快速地进行船舶操纵运动数值模拟．     

带制流板舵在螺旋桨尾流中的水动力性能

提出了一种计算带制流板舵在螺旋桨尾流中水动力性能的方法，舵的水动力及周围流场用面元法计算，螺旋桨性能及尾流场通过无限叶数的简易螺旋桨理论来预估，而舵上下制流板的影响则应用升力面的涡格法来计算，舵、制流板、螺旋桨的干扰作用以迭代方法求得，由于采用了面元法，舵的水动力性能及表面压力分布的计算更为精确，文中不对带制流板舵的操纵性能进行计算和研讨，计算结果与实验值比较，吻合程度良好。     

船舶操纵运动系统反问题的不适定性分析

以2%和5%噪声强度的集装箱船操纵仿真数据为基础,用遗传算法求解船舶操纵运动系统的反问题,其干扰系数的敏感性好,但稳定性不够.为解决上述不适定性问题,提出采用遗传算法与正则化方法相结合求解船舶操纵运动系统反问题.该方法分析有2%和5%噪声时的操纵仿真数据,反演干扰系数的结果显示,数值求解稳定性好,且改进的方法更适合船舶操纵的实际测量数据.     

基于MMG登陆舰艇操纵运动模型的螺旋桨力研究

 登陆舰艇是两栖作战中的主要输送装备,针对其运动规律的复杂性,建立了在深水和浅水条件下基于分离型船舶操纵运动模型（MMG）的登陆舰艇操纵运动模型。因登陆舰艇在航行中,螺旋桨推力是主控力,用来克服水的阻力,维持舰艇的操纵运动,所以螺旋桨的流体动力模型是登陆舰艇运动建模的一个重要组成部分。在登陆舰艇特有的操纵运动模型的基础上,着重介绍了登陆舰艇操纵运动中螺旋桨力的模型。     

船舶操纵运动建模中的参数可辨识性问题

为保证系统辨识方法应用于船舶操纵运动建模中的有效性,提高建模精度,研究了船舶操纵运动辨识建模中的参数可辨识性问题.从系统辨识原理和船舶操纵运动数学模型结构特点的角度讨论了参数可辨识性的机理,并结合Mariner船试验数据,应用细长体理论分别计算了附加质量和黏性力导数,并与约束模试验结果进行对比.结果表明,附加质量的理论计算结果具有足够的精度,而黏性力导数的计算结果存在较大误差.为此,在应用系统辨识进行船舶操纵运动建模过程中,可将附加质量预先给定以解决参数可辨识性和提高辨识精度.     

襟翼舵的敞水及桨后水动力性能研究

采用面元法对螺旋桨与襟翼舵相互干扰水动力性能进行计算,两者之间的相互干扰采用迭代处理.计算了敞水中襟翼舵与普通舵的法向力系数,并与试验值进行了比较.敞水计算结果显示,与普通舵相比,襟翼舵的法向力系数有了较大的提高,同时襟翼舵的转舵比对于襟翼舵水动力性能的影响比较大.在敞水襟翼舵的基础上,计算了螺旋桨与襟翼舵相互干扰的水动力性能.与敞水襟翼舵相比,桨后襟翼舵在相同舵角的情况下,法向力系数增大,但增加的幅度不同.还计算了襟翼舵在转舵比为1/4、进速系数为0.5时襟翼舵某剖面在敞水及桨后的表面压力系数分布情况.     

中国船舶结构力学50年及其展望

介绍与评述了我国近５０年来船舶结构力学在教学与科研方面的进展，并探讨了其历史背景和在船舶设计、制造中的应用．     

基于自适应逆控制技术的船舶操纵仿真控制

对自适应逆控制理论中的对象动态控制问题和对象扰动控制问题分别进行了探讨，并且针对船舶模型特性，改进了自适应逆控制的框图，使其能够更好地应用于船舶操纵控制。在算法上用最小二乘法代替LMS(Least Mean Square)算法对船舶进行模型参数辨识和控制器的设计。仿真结果表明，改进后的自适应逆控制算法能适应船舶数学模型的变化，与PID控制相比，这种算法具有动态响应快，抗扰动性好等特点。     

基于果蝇优化算法的支持向量机参数优化在船舶操纵预报中的应用

应用果蝇优化算法对船舶操纵运动预报的ε-支持向量机(ε-SVM)的参数进行优化,建立船舶操纵运动预报黑箱模型,并用所建立的模型对Z形试验进行预报.通过预报结果与仿真试验结果对比,验证了该优化算法的有效性.研究结果表明,所设计的参数寻优方法具有算法设置简单、调整参数少以及不易陷入局部极小值等优点.     

高师物理专业力学课程改革--普通物理力学和理论力学打通教学的实践与思考

本文讨论了高师物理专业力学课程实施教学改革,打通普通物理力学和理论力学教学的必要性和可行性,介绍了我们实施改革教学的实践和思考。     

基于支持向量回归机的船舶操纵响应模型辨识

通过对自航模变形Z形试验舵角与转艏角速度数据的分析,应用最小二乘支持向量回归机（Least Square Support Vector Regression,LS SVR）辨识了船舶操纵运动响应模型中的操纵性指数,并用回归得到的响应模型进行了变形Z形试验的数值模拟.通过将首向角和转艏角速度的预报结果与自航模试验数据进行比较,结果验证了该方法的有效性.     

牛顿力学的数学系统和力学的相对性原理

本文由牛顿力学的数学系统讨论力学的相对性原理，并以例说明理解力学的相对性原理，一些疑难问题就迎刃而解，否则就会发生错误．     

量子力学是经典统计力学的自然推广

本文将几何光学和经典统计力学的运动方程相比较之后，指出几何光学应与经典统计力学具有相似性，而不是与经典力学具有相似性。更进一步，本文将量子力学的经典极限与经典统计力学相比较之后，发现量子力学的经典极限是经典统计力学而不是经典力学，从而指出量子力学是经典统计力学的自然推广，而不是经典力学的自然推广。     

贴片焦散线法原理及其在断裂力学中的应用

本文的目的是将实验力学中的一种新方法——焦散线法应用于一般工程材料的K_1及J积分的测量,本文的理论基础是早已为公众熟知的HRR理论。本文的特点之一是对试件的表面要求不高,从而扩大了焦散线法的应用范围。本文还给出了测量应力强度因子及J积分的实验-计算公式,其中非平行光照射下焦散线最大垂直尺寸D与J积分之间的关系式,具有更普遍的意义。本文在实验的基础上提出了贴片焦散线法的简化物理模型,并对此产生的误差作了较详细的讨论,给出了修正系数。用本方法测得的结果与理论值及其它方法所得结果进行了比较,其结果是相当接近的。     

统计力学与审美

统计力学是物理学中最美的学科之一，欣赏统计力学之美必须具备必要的审美修养。审美能力是在实践，教育和训练中形成的。注重统计力学的审美，能够达到以美导真的效果。     

船舶操纵水动力建模的参数漂移消除和灵敏度分析

针对应用系统辨识进行船舶操纵水动力建模过程中出现的参数漂移,提出了一种基于支持向量机的辨识方法,采用该方法对系统输入和输出样本数据进行批处理辨识,避免了参数估计初值的选定.通过引入附加激励,减小了船舶操纵运动过程中的动力相消效应,由系数辨识结果和对回归模型中变量的相关性分析验证了该方法的有效性.为了减小模型复杂度对参数漂移的影响,对模型中的水动力系数进行了灵敏度分析,以获取各个系数对操纵性预报及水动力建模的影响权重.分析结果表明,线性水动力导数、横向速度和转首角速度的三阶水动力导数对建模精度的影响最大.