长峰波海浪影响下的船舶减摇鳍fuzzy-immune控制策略

船舶航行时,受到风浪影响产生的横摇运动会使船体摇晃。当倾斜角偏大,对于船体稳定性和安全性影响较大。减摇鳍控制技术上传统PID不具备自整定的能力,缺乏在不同海况下的适应性及调节能力,减摇作用与控制效果较差。将模糊控制与PID相结合,同时引入免疫调节,优化PID控制参数,免疫控制能形成有效的反馈,结合模糊和免疫二者优点,设计减摇鳍模糊免疫控制系统,并在Matlab中进行了仿真。结果表明,fuzzy-immune对海浪影响下的船舶横摇有很好减摇控制效果。     

装减摇鳍的船舶在不规则海浪中横摇的理论计算

对于排水量1000吨以下的船舶,减摇装置的设计常常碰到最大稳定作用同减摇装置尺寸以及在船体结构上引起的扭矩之间必要的综合问题。本文给出减摇鳍装置工作在鳍角超过饱和点情况下的横摇性能计算方法,并分析了两艘装减摇鳍的船在波浪中的试验结果同理论计算结果的对比,通过理论与实际的比较说明这一方法在选择减摇鳍尺寸以及本装置在船上的布置将是有意义的,并可用来预报装减摇鳍的船舶在不规则海浪中的横摇运动性能。     

加装减摇鳍船舶横摇运动的计算研究

船舶加装减摇鳍目的是减小船舶的横摇运动.鳍的运动通过由PID控制的液压装置驱动.文章考虑了船舶的粘性阻尼系数,结合减摇鳍运动特性,通过PID控制法对加装减摇鳍船舶横摇进行预报并通过实船验证.     

减摇鳍PID控制器参数的修正

为了克服现有减摇鳍系统PID控制器参数选择难的问题,提出了用实际海试结果修正减摇鳍系统PID控制器参数的方法;通过对某船实际海试结果的分析和仿真,修正了设计阶段得到的PID控制器参数,从而极大地改善了系统的减摇效果;在减摇鳍PID控制器设计中,船舶固有横摇周期T对参数选定影响大,而无因次横摇阻尼ξ的影响较小,因此控制器参数调节应以船舶固有横摇周期的变化为主.     

基于动态反馈线性化的海洋机器人近水面横摇减摇控制

海洋机器人在近水面低速航行时,在海浪干扰下将产生横摇运动,严重影响机器人安全性能,因此利用零航速减摇鳍系统对横摇运动加以有效控制.针对机器人非线性运动模型及零航速减摇鳍升力模型的特点,利用动态反馈线性化方法设计横摇减摇控制规律.该方法通过将原系统扩展为含有伪状态变量的新系统,实现系统线性化,解决由减摇鳍升力模型引起的系统非线性形式控制输入的问题.理论证明及仿真结果表明该横摇控制规律是稳定有效的.     

减摇鳍控制策略优化

横摇是对船舶航行影响最大的运动,为减少船舶横摇人们发明了各种减摇手段,减摇鳍是其中最有效的一种。为提升减摇鳍的减摇效果,探索更优化的减摇鳍控制方法,文章主要研究减摇鳍的鳍角反馈与升力反馈之间的区别。研究结果表明:采用升力反馈可以避免采用鳍角反馈控制减摇鳍时在鳍角与升力计算中所产生的映射误差,避开了鳍角与升力间转换的不确定性,提高了减摇效果。     

某船减摇鳍摇臂断裂故障分析

减摇鳍是提高船舶耐波性的一个重要装置,也是减小船舶横摇的主要装置。为了提高减摇鳍系统工作的可靠性,文章结合维修实践,通过对某船减摇鳍摇臂受力分析,逐一排查可能造成摇臂断裂的深层原因,对设备的优化设计、维护保养、运行管理等提出了相应的建议。     

减摇鳍在百吨级渔政船上的应用效果分析

百吨级渔政船没有安装减摇装置时在三级以上海况下会发生剧烈横摇,对人员以及设备都会有严重影响。结合百吨级渔政船实际使用海况,详细对比计算了有无减摇装置时的横摇运动特性,并以安装减摇鳍装置为例,指出了减摇鳍装置应如何针对本船特点进行优化设计。计算分析表明,安装合适的减摇鳍后,这类船的横摇幅值会显著减小,通常减摇效果达60%~80%,能明显改善船员的生活作业环境,提高执法出勤率。     

基于CFD分析的船舶横摇运动统计特征

船舶大幅度横摇的准确预报一直是船舶工程界关注的热点研究方向之一。基于CFD软件Fluent对船舶横摇问题进行了数值模拟研究,建立了船体自由横摇运动的有限体积模型。通过对一系列船体于静水中作不同初始横摇角的自由横摇运动进行数值模拟,分析得出船体横摇非线性过程中横摇角幅值存在一定的统计规律,并提出基于此统计规律对船体的大幅横摇运动进行数值预报的方法。     

滑模变结构理论在船舶减摇鳍中的应用

以船舶减摇鳍控制系统为研究对象,将滑模变结构理论应用于船舶减摇鳍控制系统,提出一种减摇鳍滑模变结构控制器并完成该控制器的理论实现;基于船舶横摇运动的线性方程,对不同浪向下的船舶横摇运动进行系统仿真。结果表明:与常规PID控制相比,滑模变结构控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

船舶减摇鳍动态负载研究分析

减摇鳍是一种降低舰船横摇运动,提高舰船航行稳定性的有效装置,其基本组成部件包括鳍结构、驱动装置和电气控制系统3部分。为了使减摇鳍的减摇作用最大化,研究减摇鳍的动态负载响应和水动力特性有重要意义。本文建立了船舶横摇的运动学模型,在其基础上开发了船舶减摇鳍电液负载仿真试验平台,并进行了仿真试验平台的性能补偿设计和船舶减摇鳍的动态负载响应仿真。本文有助于提高减摇鳍的流体力学特性,改善减摇鳍的设计水平。     

船舶减摇鳍系统H^∞控制器设计

利用Ｈ＾∞控制理论对船舶减摇鳍横摇姿态控制系统进行了混合灵敏度设计,并针对船舶减摇鳍系统的特殊性,解决了Ｈ＾∞控制器设计中与该系统不匹配的有关问题。     

船舶减摇鳍的模糊神经控制器设计

为了进一步降低船舶横摇运动对船舶安全航行威胁,针对实际船舶减摇鳍系统,利用RBF神经网络的学习与自适应能力,优化模糊控制器的模糊规则,进而设计了一种基于RBF神经网络的减摇鳍模糊控制器。在建立的长峰不规则随机波和"育鲲"轮横摇数学模型的基础上,以船舶减摇鳍控制系统为研究对象对所设计的控制器进行了仿真实验。实验结果表明,本文所设计的控制器表现出较好的减摇效果,验证了该控制器的合理性与有效性。     

基于变结构鲁棒性控制的船舶减摇鳍非线性系统研究

随着远洋运输业的迅速发展,船舶运输货物的稳定性、安全性引起了广泛重视。受到海洋气象条件的影响(如海风、海浪、洋流等),船舶在航行时不可避免的产生横摇、纵摇等多自由度运动。其中,船舶大幅度的横摇运动会导致船载设备的故障和船载货物损坏,是必须要尽量降低的运动形式。减摇鳍作为船舶减少横摇运动的主要装置,可以有效减小船舶横摇幅度,但同时也受到船舶航行速度的限制,在速度较低时减摇效果不明显。本文针对船舶传统的减摇鳍机构,结合变结构鲁棒性控制技术,设计一种新型的船舶减摇鳍非线性控制系统,并对该系统的工作原理和结构组成进行系统介绍。     

大型船舶综合减摇系统的研究

本文在分析船舶的综合减摇问题以及船舶主要减横摇装置的优缺点的基础上,针对船舶的减横摇问题,兼顾船舶的静倾问题,提出了可应用于全工况下的船舶综合减摇系统.综合减摇系统是由减摇鳍、减摇水舱和抗静倾平衡水舱组成的.这种综合减摇系统既综合了鳍与水舱的优点,又克服了减摇鳍和减摇水舱各自的缺陷.以高速滚装船为例,建立了"船舶-减摇鳍-被动式U型水舱"系统的运动方程并进行了计算机仿真.通过对仿真结果的讨论和分析得到如下结论:这种综合减摇系统具有良好的减摇能力;在各种航态下(包括零航速)都能达到减摇要求;综合减摇系统的减摇性能远远好于单独使用减摇鳍和减摇水舱的性能.船舶综合减摇系统的提出为大型船舶的综合平衡开辟了新途径,这种设计方法对大型水面舰船、尤其对有舰载机的船舶及两栖作战舰船的综合减摇具有重要意义.     

小型船舶减摇装置的最优设计及性能分析

在建立了系统动力学模型的基础上，运用数值优化方法对减摇装置的参数进行了优化设计，得到了减摇装置的最佳频率和最佳阻尼；分析了减摇装置有无时系统的传递函数特性，仿真计算了减摇装置有无时船体对初始横摇角的响应及对外部激振的响应。结果表明，设计的减摇装置对船体的横向摇动有明显的减摇效果。     

大型船舶综合平衡方法研究

本文对大型船舶的减横摇问题进行了讨论,并着重对各种减摇方法优缺点进行了分析.在此基础上针对大型船舶的减横摇并兼顾船舶的横倾问题,提出采用减摇鳍、减摇水舱和抗静倾的平衡水舱组合船舶综合平衡系统.经过分析和讨论,这种综合系统具有明显的优越性.     

襟翼减摇鳍的水动力性能与减摇效果研究

用格法对襟翼减摇鳍的水动力性能的特别是升力进行了计算,对襟翼减摇鳍的减摇效果也进行了评估。计算过程中考虑了船体壁面、船体边界层的影响。计算结果表明本文的算法是可行的。     

基于模糊理论的船舶减摇鳍智能控制系统分析

船舶减摇鳍系统是船舶与海洋工程的一个重要系统，目前已在客船及军用舰船上得到广泛应用。减摇鳍对提高船舶的耐波性、适航性、稳定性以及快速性具有很重要的作用，并能延长船舶使用寿命、改善设备与人员的工作条件、提高客船旅客舒适度或提高军用舰船的战斗力。减小船舶横摇是目前船舶运动控制领域的重要课题之一。本文以船舶减摇鳍系统作为研究对象，对船舶减摇鳍系统变参数PID控制和智能模糊控制算法进行系统阐述。减摇鳍系统目前大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器，控制器的性能对船舶自然横摇周期和无因次衰减系数有很大的依赖关系。由于船舶横摇运动的复杂性、非线性、时变性等特点以及海况的不确定性。经典的PID控制难以获得满意的控制效果，采用先进的控制策略是解决这一问题的有效方法。     

利用改进遗传算法进行零航速减摇鳍控制器优化设计

船舶在复杂水面环境中航行时,由于波浪对船体的扰动,船舶在航行时会发生纵横方向上的摇荡等各种运动,由于横摇受到风浪的作用最为明显,对船舶的整体稳定性影响也是最大的。为了有效改善船员在舱室里的生活环境,需要减摇鳍对船舶的摇摆进行抵消,降低其不稳定性。本文对船舶的零航速减揺鳍工作原理进行叙述,并分析其控制模型,通过改进的遗传算法,优化减揺鳍的控制器参数,同时设计虚拟的海洋运行环境,对减摇鳍的控制效果进行仿真,使减揺效果达到最优。