船舶非线性横摇运动与混沌

本文以波浪尺度为变参数,通过平均化方法和范德坡变换,确定横摇运动的振动解随参数变化的定性情况;然后运用数值积分和胞映射相结合的方法,求得系统的多种形式的振动解。胞映射法能灵活地处理各种不同形式的吸引子,如谐振解、各阶亚谐解乃至混沌吸引子并能方便快速地求解。横摇运动的大量非线性特性,如吸引子共存,对称性破缺,周期倍化等现象都被观察到。多个吸引子共存时,吸引域往往具有复杂的结构。文中还给出了由一系列倍周期分岔导致的混沌运动。     

基于GSE平台的蒸汽试验系统边界的动态控制仿真

[目的]台架试验是蒸汽系统设计与验证的重要手段,能否准确模拟边界条件是至关重要的影响因素。为获得一种可行的动态流量边界控制方法,[方法]基于蒸汽系统台架试验的蒸汽入口处流量变化要求,提出PID闭环控制与开环控制方案,并开展仿真对比分析。利用GSE平台建立蒸汽系统台架试验的仿真模型,基于试验热态调试数据进行仿真模型修正,并通过对比试验数据与仿真数据验证仿真模型的正确性和有效性。[结果]仿真结果表明:迭代—收敛的开环控制方案可以满足蒸汽流量在10 s内线性减少20 t/h的控制要求,而传统PID闭环控制方案则难以实现。验证试验的结果表明:蒸汽入口处的流量变化满足台架试验要求,并与仿真结果相吻合。[结论]研究成果可为蒸汽系统台架试验的边界控制提供参考。     

基于功率控制模式的调节器研究

为保障船上电网的安全稳定,电力推进系统在恶劣海况下,由转速控制模式切换到功率控制模式,使推进功率保持稳定。本文首先分析了功率控制的2种控制方案,通过对比分析,指出功率开环控制的缺点;然后对功率闭环控制模式进行了分析;最后对2种经典调节器进行对比分析,结合控制要求设计出适合的调节器,并在300 kW级变频驱动装置上进行了试验验证,给出了试验波形及分析结果,验证了调节器设计的有效性。     

激励力幅值对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响研究

本文在质量比为小参数条件下,研究了简谐激励力幅值变化对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响.首先,建立了简谐激励力作用下单自由度非线性能量阱吸振系统动力学模型,并运用复变量平均法推导了系统1:1:1主共振响应的慢变方程;然后通过多尺度法分别在慢变与快变两个时间尺度上研究了对系统慢不变流形以及全局分岔特性;最后,结合相轨迹法仿真了系统平衡点个数和吸引子类型随激励力幅值的演变过程.研究结果表明:非线性能量阱阻尼比小于1/3时,系统才会存在跳跃现象;随着激励力幅值的增加,系统可能出现周期吸引子与折奇点两类平衡点共存、亚临界分岔、Hopf分岔等复杂的非线性动力学行为,系统相轨迹也会发生明显的改变.     

料场堆取料机的防碰撞控制研究

针对现有的料场堆取料机防撞控制方法的不足,提出了一种新的料场堆取料机自动防撞控制方法,简化了料场堆取机的模型,通过平面投影法建立堆取料机的数学模型,计算出轨道上的2台堆取料机之间的最短距离,以此作为防撞控制的依据。该方法能够避免人工防撞控制的不足,实现自动防撞控制,提高系统的可靠性,同时节省人力成本。     

起重设备起重前平衡调节系统的改进研究

本文分析了国产工程机械中汽车式起重机的不足,主要是国产起重机械的自动化控制程度不高,起重前平衡调节不方便等,为此本人以单片机为核心设计了起重机的反馈系统,使起重机由原来的开环控制变成闭环控制,由手动调节变成自动调节,提高了起重机的工作效率、平衡稳定性、快速性和准确性．     

一个新五维超混沌系统的动力学分析

基于超混沌Lorenz系统,通过引入一个线性控制器,构造了一个新的五维超混沌系统。采用数值模拟的方法,研究了该系统的动力学行为,包括平衡点的稳定性、系统分叉图、混沌吸引子相图、Lyapunov指数谱等。结果表明,新五维超混沌系统随着引入参数的变化呈现周期、混沌及超混沌等动力学行为,并且扩大了系统处于超混沌状态的参数范围,可用于混沌保密通信。     

基于MATLAB的直流电机PWM控制技术仿真研究

在船舶综合电力系统快速发展的大背景下,基于直流电机模型,首先分析了直流电机的脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)调速原理及直流电机特性;其次采用MATLAB软件并运用PWM控制方式实现转速调制;最后对直流电机的开环、闭环特性进行了阶跃响应仿真分析,确定了闭环控制策略并将其应用于实体模型电机的PWM控制的电路设计中,成功实现了直流电机PWM控制技术.     

晃荡模拟平台控制系统设计

针对开环控制的晃荡模拟平台在控制功能和控制精度方面存在的问题,根据机电一体化自动控制的思想,主要设计一个晃荡模拟平台的信号输出控制系统,利用PLC直接控制电液比例阀,传感器反馈数据进行自动调节,实现闭环控制。通过晃荡模拟试验结果表明,能够克服当前该装置控制功能单一、控制精度和灵敏度低的缺点,且可以采集相关的实验参数,满足多种复杂晃荡实验的要求,对今后船舶液货舱晃荡实验有重要的指导意义。     

一种新的宽带声呐波束域背景均衡方法

提出一种新的宽带波束域背景均衡方法--差分邻域均衡算法,通过两步实现波束域的背景均衡.与波束域OTA背景均衡算法相比,差分邻域均衡法更易于工程实现.计算机仿真结果表明,差分邻域均衡算法在均衡背景噪声的同时可以较好的保留目标信号,改善了声呐的显示效果,使目标方位更加清晰.     

高静低动隔振系统的双时延反馈混沌化

针对舰船辐射噪声中线谱特征突出且难以消除的难题,通过双时延反馈控制的高静低动隔振系统来同时降低线谱特征和强度。首先,建立高静低动隔振系统及其双时延反馈控制的动力学模型;然后,分析双时延反馈控制的高静低动隔振系统的全时延稳定性和稳定性切换;最后,实现基于双时延反馈控制的高静低动隔振系统混沌化。仿真结果表明:不稳定区域相比稳定区域,更容易实现时延混沌化;双时延反馈相比单时延反馈的临界控制增益更小,混沌云点更稠密;高静低动隔振系统相比一般非线性系统线谱强度更低,混沌化效果更好。     

肋骨非均匀排列的圆柱壳振动特性研究

研究了肋骨非均匀排列对加肋圆柱壳振动特性的影响。首先,以安德森定域效应的原理为基础,肋骨间距为随机分布,分析了肋骨非均匀排列时圆柱壳的振动特性,然后,采用两种肋骨间距,交替排列,构造整个圆柱壳的肋骨不等间距排列形式,两种肋骨间距的确定方法是:保持两种肋骨间距的总和不变,逐步增大两者的间距差,从而增加相邻的肋骨间的两个圆环结构的固有频率差,直至固有频率差趋于不变,最终确定了两种肋骨间距。分别计算并对比分析了肋骨等间距和不等间距排列的圆柱壳的均方振速,结果表明:肋骨不等间距排列具有一定的减振效果。     

基于IWO算法的轴系—基座—壳体系统声辐射优化研究

针对轴系-基座-壳体结构复杂,对于激振力引起的结构表面声辐射尚未形成一套有效的计算和优化方法,文章尝试通过功率流有限元和声学边界元方法,对系统声优化问题进行了研究。在直线校中状态下,用相应单元模拟系统中减振器、隔振器和吸振器,建立轴系-基座-壳体系统有限元模型,利用有限元转子动力学,计算系统某特定工况下频率响应。在此基础上采用IWO算法,以各减振单元参数为设计变量,以传递路径的总功率流为目标函数进行优化,最后利用声学边界元方法对优化结果进行对比分析。结果表明,将流经路径总功率流替代场点声压为目标函数,不仅能将问题简化大大减少计算量,还能为系统减振降噪提供有效的优化计算方法,具有重要工程应用价值。     

有限长水翼在侧斜来流中激振力响应函数研究

文章针对有限长水翼在湍流中的非定常问题,分别建立流动系数不同的两向波谱函数描述三维湍流场,并推导了有限长水翼的响应函数。将计算结果分别与实验值进行对比,发现与实验结果吻合较好。在此基础上对来流速度存在攻角和侧斜角情况下的响应函数进行了研究,发现来流攻角并不影响响应函数。在来流存在侧斜的情况下,侧斜角在低频区间内会使响应函数增大;在高频区间内使响应函数衰减更快。同时还得出了湍流尺度的增大会加剧来流侧斜角对响应函数影响的结论。     

加肋凸型锥—环—柱结合壳模型试验研究

加肋锥—环—柱结合壳是潜艇耐压艇体柱壳与锥壳连接的一种优越的结构形式,它能大幅度降低结合部的应力峰值。该文通过两个精车模型和三个大比例钢制焊接模型的静水外压试验,研究了加肋凸型锥—环—柱结合壳模型的应力分布和组合壳的极限承载能力。通过对应力分布和模型破坏模式的分析,指出加肋凸型锥—环—柱结合壳的力学特性。     

基于l1范数稀疏解的水下双层圆柱壳振动声辐射预报影响因素研究

基于模态叠加法理论,采用l1范数稀疏解方法,实现了水下双层圆柱壳由内壳有限测点振速值重构得到内、外壳振速空间分布,进而基于边界元理论对结构水下辐射声场进行预报。通过数值计算,分析了模态数目、测点数目和模态振型误差等因素对振动声辐射预报结果的影响,为指导速度场重构时模态数目、测点数目的选取提供了一定的理论依据;结果表明基于l1范数稀疏解声学预报方法对模态振型误差有一定的鲁棒性。最后开展了水下典型双层圆柱壳结构振动声辐射预报的试验研究,可为工程领域结构的声振预报提供一定的指导思路。     

基于比例系数-有效独立法对圆柱壳声辐射预报的测点优化布置研究

文章以圆柱壳结构为研究对象,以反映测点模态振型相关性的比例系数来修正传统的有效独立法,提出了一种基于比例系数-有效独立法的测点优化布置算法。并分别用基于模态和响应的评价准则与现有的三种测点布置方法进行比较。结果表明:比例系数-有效独立法可有效地避免测点间的信息冗余问题,在保留结构振动特性方面具有明显的优势;并且能更加准确地预报圆柱壳结构的声振响应,是一种适合圆柱壳结构较为理想的测点优化布置算法。     

双层加筋板水下声振耦合特性研究

文章以双层加筋板为对象,分别采用传统的结构有限元耦合声学边界元(FEM/BEM)方法和结构有限元/声学自动匹配层(FEM/AML)直接声振耦合计算方法,计算了结构水下辐射噪声,并对两种方法进行对比分析,验证了FEM/AML直接声振耦合算法的准确性及高效性。在此基础上,采用FEM/AML直接声振耦合计算方法研究了双层加筋板结构单面触水的声振耦合特性,分析了载荷位置、载荷的性质,双层板的板厚、筋板的厚度以及布置方式等结构参数对辐射噪声的影响。     

可倾瓦推力轴承润滑油膜静动特性 计算的嵌套式二分法与应用

在舰船推进轴系纵向振动特性分析中,可倾瓦推力轴承润滑油膜的动特性是轴系力传递和振动响应分析的重要环节。该文建立了润滑油膜特性分析的理论模型,以有限差分法为基础,提出了嵌套式二分法,数值求解了油膜静动特性,并分别得出了在轴系载荷与转速独立和非独立的情况下,油膜动特性随转速的关系。解释了船舶推进轴系振动实验中,不同转速情况下,相应的频响函数幅值大小的变化规律。     

张力腿平台涡激运动特性的试验研究

文章基于物理模型试验,对张力腿平台的涡激运动问题进行了探讨,研究了横向和顺流向涡激运动频率及响应特性。试验结果表明:在锁定区,涡激运动频率与平台在海流中的位置有关。当结构沿流向对称时,顺流向振荡频率是横向振荡频率的两倍;当结构沿流向不对称时,顺流向振荡频率与横向振荡频率相同。试验结果还表明,流向角是影响平台运动轨迹的关键因素,当流向角为0°和45°时,平台运动轨迹呈不规则"8"字形;15°和30°时,运动轨迹为"香蕉形"。