"船舶-双水舱"减摇系统设计及仿真

减摇水舱是一种广泛使用的船舶横摇减摇装置,由于船舶的空间非常宝贵,水舱体积不能太大.为了在船舶不同装载情况下达到满意的减摇效果,考虑安装两个固有频率不同的U型减摇水舱.针对这种情况,采用频率法结合实际船舶的布局条件,设计了双水舱减摇系统.对双水舱减摇系统和船舶原设计的单水舱的减摇效果进行了仿真对比,结果表明:在减摇性能上双水舱减摇系统优于单水舱,并且可以兼顾船舶的纵倾.     

顺馈-反馈技术在船舶姿态控制中的应用

重点研究了两对鳍的船舶减摇模型的控制优化问题.现有的两对鳍船舶减摇模型中,前鳍对后鳍的严重的水动力干扰问题一直没有得到有效的解决.根据无干扰后鳍静态水动力特性曲线,对后鳍随动系统进行了改进,提出基于顺馈-反馈控制的两对鳍船舶减摇控制的优化模型,并通过simulink对两对鳍的船舶减摇控制优化模型进行了计算机仿真.仿真结果表明,该方法有效补偿了后鳍有效鳍角的损失,提高了后鳍的升力,使后鳍升力在有无前鳍干扰时保持了一致,有效的解决了前鳍对后鳍的严重水动力干扰问题.     

基于π型舵船舶减纵摇广义预测控制研究

针对π型舵船舶减纵摇问题,建立了船舶舵减纵摇状态空间数学模型,基于广义预测控制理论,经过适当简化,推导出一种用于π型舵船舶减纵摇状态空间模型的输出多步预测和广义预测控制律并进行仿真研究。对于白噪声干扰情况,利用线性Kalman滤波器估计系统状态,以水翼艇为研究对象进行了仿真。仿真结果表明:有效可行、简便实用并具有良好的参数鲁棒性,获得了良好的减纵摇控制效果。     

基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇MPC控制

针对船舶运动系统具有非线性、强耦合、多变量等特性,并考虑海洋环境对船舶运动影响,建立了一个能够比较全面反映船舶运动本质特性的四自由度(纵荡、横荡、横摇、艏摇)运动非线性数学模型,基于模型预测控制是一种在控制领域得到实际应用的多变量优化控制策略,设计了基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇模型预测控制(MPC)系统。在不同海情下,完成了横摇与航向联合控制仿真实验,结果表明：该控制方法鲁棒性强,既能实现精确的航向控制又能得到良好的减摇效果。     

船舶破舱横摇数学模型及理论分析

船舶在航行过程中有可能发生船体破损以至船体进水的情况。因此,应该考虑船舶的抗沉性和应对措施,使船舶在一定程度损伤后仍具有足够的航行能力。在对船舶对称破舱的情况进行分析的基础上,采用槽型水舱理论建立了船舶破舱后横摇的数学模型,并对不同破舱水位和流动阻尼情况下的船舶横摇特性作了仿真和分析。最后根据船舶破舱数学模型,讨论并给出了船舶破舱情况下系统的绝对稳定条件。     

船舶减摇鳍逆模式小波神经网络自适应控制

根据船舶横摇运动的特点，本文提出以伪随机二元序列信号(PRBS)作为波倾角仿真输入信号，将逆模式小波神经网络自适应控制方法应用于船舶减摇鳍控制系统，取得了良好的减摇效果。仿真实验表明此方法能够克服传统PID控制适应性差的缺点，具有较好的容错性和较强的适应非线性的能力。     

船舶横向运动LQG控制鲁棒性统计分析

首先介绍船舶横向运动多变量LQG控制与开环系统均值、均方差计算方法,提出应用两种系统均方差相对值这一统计指标评价系统减摇控制的鲁棒性。详细讨论了当船舶水动力系数在标称值附近独立地按均匀分布发生随机变化时,相对均方差的概率分布模型。并针对某船,在5级海情,18节航速、45度航向工况下,当船舶水动力系数独立地按均匀分布发生±10%、±20%、±30%随机变化时,进行了仿真计算。仿真结果表明,当水动力系数出现摄动时,LQG横向控制相对均方差指标服从正态分布,且与无参数摄动时相比,均值无明显变化。利用文中的方法和结果,可以计算船舶横向LQG控制在一定概率意义下的减摇效果。     

利用航向舵减横摇控制研究

介绍利用航向舵减横摇的基本原理，建立船舶横向运动的系统模型及测量模型，基于有理谱理论，利用最小二乘法建立船舶受扰力及力矩的成形滤波器及状态方程，利用卡尔曼滤波对扩展系统状态进行最优估计，以二次型性能为指标构造随机最优控制律。在典型航行工况下进行了系统仿真，仿真结果表明，该方法可取得明显的减摇效果，其中减横摇效果可达70％以上，减艏摇效果可达50％以上。因此该方法具有一定的实用价值。     

基于斜舵船舶减横摇LQG控制研究

研究基于斜舵船舶减横摇问题,建立了船舶基于斜舵横向运动状态空间数学模型,用递推最小二乘法对海浪扰动进行建模.将扰动模型与原来的系统模型合并为新的系统模型,并引入白噪声作为系统干扰.对扩展后的新系统,运用线性二次高斯(LQG)控制方法计算出扩展Kalman滤波增益阵和扩展随机最优控制增益阵.另外通过仿真给出了斜舵的倾斜角度对减横摇效果的影响.仿真结果表明,基于斜舵利用经典的LQG控制方法实现船舶减横摇控制是可行的.     

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。     

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。     

基于改进紧致遗传算法的柔性流水车间组批排产优化问题研究

为了解决柔性流水车间组批排产优化问题(flexible flow shop scheduling problem with batch process machines,FFSP-BPM),对组批加工环节中工件加工方式的变化以及工件的组批方式进行了分析,建立了:FFSP-BPM的数学规划模型,并在标准紧致遗传算法的基础上,加入了基于汉明距离的个体选择机制,双个体概率模型更新机制和基于进化停滞代数的自适应精英继承策略三处改进,提出一种自适应协同进化紧致遗传算法(self-adaptive co-evolut,ion compact geneticr algorithm,SCCGA)作为全局优化算法.设计仿真实验,对算法中新引入的参数进行分析和探讨,确定了最佳参数值,最后通过实例测试,并与其他算法进行对比研究,验证了本算法对于解决实际生产中:FFSP-BPM这类排产问题的有效性.     

三电平四桥臂APF低运算量预测控制策略研究

四桥臂APF(active power filter)是解决三相四线制配电网电能质量问题的理想设备,三电平四桥臂APF因其充足的基矢量个数而具有较好的电流跟随性能,但模型预测电流控制应用于三电平四桥臂APF时预测运算量过大。提出一种基于空间分层思想的模型预测电压控制策略。基于无差拍控制思想及αβγ坐标系下离散数学模型,由参考电流预测出期望的参考电压,将多次电流预测转换为单次电压预测;并结合三电平四桥臂APF的电压矢量空间分布规律,采用空间分层思想,基于γ轴的空间位置进行优化矢量范围的选取,将寻优矢量范围从传统的81个降低至4~18个,实现了电压跳变限制和中点电位控制。仿真结果表明：该策略具有优良的控制性能。     

Adaptive control method for nonlinear time-delay processes

Two complex properties,varying time-delay and block-oriented nonlinearity,are very common in chemical engineering processes and not easy to be controlled by routine control methods.Aimed at these two complex properties,a novel adaptive control algorithm the basis of nonlinear OFS(orthonormal functional series) model is proposed.First,the hybrid model which combines OFS and Volterra series is introduced.Then,a stable state feedback strategy is used to construct a nonlinear adaptive control algorithm that can guarantee the closed-loop stability and can track the set point curve without steady-state errors.Finally,control simulations and experiments on a nonlinear process with varying time-delay are presented.A number of experimental results validate the efficiency and superiority of this algorithm.     

汽包水位波动与晃荡热力学模型的开发与仿真研究

汽包水位波动与晃荡产生的原因有两方面,即水动力学和热力学方面的原因;为建立汽包水位波动与晃荡的仿真模型,建立汽包水位波动与晃荡热力学模型是最根本的,基于模块化建模的方法,以汽包集总参数模型为参考模型,为汽包水位波动与晃荡热力学模型开发了四种可行的建模方案,通过对汽包“虚假水位”与设计工况点的动态仿真结果的研究,确定其中最优的方案作为汽包水位波动与晃荡热力学模型的建模方法,并基于该方法建立了汽包水位波动与晃荡热力学模型,为建立完整的汽包水位晃荡模型与开发先进的汽包水位控制策略奠定了坚实的基础。     

波浪作用下软体浮囊动态响应仿真方法研究

漂浮在海上的软体浮囊结构在波浪作用下的动态响应是典型的多相流流固耦合问题。应用多物质ALE有限元方法,对粘性不可压缩流动Navier-Stokes基本方程进行数值求解并追踪材料在单元网格中的流动界面,在水池的一侧使用数值造波机条件生成正向入射波浪。数值实验表明,建立的三维数值波浪水池产生的波浪具有良好的重复性和稳定性。在此基础上,建立了波浪与浮囊结构相互作用的有限元模型。分析了波浪波高的变化对浮囊结构动态响应的影响,为该海上浮囊结构的设计提供了参考依据。     

Intelligent control over chaos in the rolling process and its comparison with tracking control

Some existing methods for chaos control in engineering fields are analyzed and their drawbacks are pointed out. A tracking method can solve these problems to some extent, but it still depends on the mathematical model of the system to be controlled. An intelligent method based on fuzzy neural network (FNN) is used to control chaos in engineering fields. The FNN is employed to learn the inherent dynamics from the input and output of chaos, which can be used in the inverse system method, so that the method is free of the exact mathematical model of the system to be controlled. This intelligent method is compared with tracking method in the presence of measurement noise and model error. Simulation results show its superiority and feasibility.