基于指数函数非线性反馈的船舶航向保持控制

为研究船舶航向保持控制问题,本文以“育鹏”轮为研究对象,建立了其非线性Nomoto船舶模型,设计了基于闭环增益成形算法的指数函数非线性反馈控制器,并以“育鹏”轮的非线性模型为被控制对象,用Matlab的Simulink工具箱进行系统仿真研究。系统仿真结果表明,建立的非线性Nomoto数学模型精度良好,设计的控制器进行船舶航向保持控制时效果优异,并且更节能。使用这种方法设计的控制器,可以很好地进行船舶航向保持控制,对今后的船舶运动仿真和控制器的设计具有重要意义。     

基于减聚类-自适应神经模糊推理的船舶航向保持控制设计

为解决船舶在非线性和不确定性条件下的常规航向保持控制参数难以确定和性能较差的问题,提出一种基于减法聚类和神经模糊推理系统(SC-ANFIS)的船舶航向保持控制设计。基于鲁棒PID控制,借助减法聚类算法的学习能力对输入样本进行聚类分析,优化模糊量化和模糊规则,继而用神经-模糊推理的方法解决船舶的不确定性问题和非线性控制问题;同时,为避免维数灾难等问题发生,采用多维隶属度函数设计一种可在线自调整的基于SC-ANFIS的航向保持控制系统,并设计仿真试验进行对比分析。仿真试验结果表明,在存在模型参数摄动和干扰的情况下,基于SC-ANFIS的航向保持控制系统可行、有效,能取得良好的控制效果。     

基于支持向量机模型的船舶航行广义预测控制

船舶操纵一直是船舶运动控制的研究重点,它与航行安全、能源节约和操作省力密切相关。模型是研究船舶运动控制的基础,本文鉴于船舶的动态具有大惯性、大时滞、非线性等特点,采用了基于结构风险最小化原则的神经网络———支持向量机对船舶进行建模,在建模中充分发挥支持向量机可以任意逼近非线性模型的良好特性,解决对船舶航向预测的问题。进而通过建立预测模型,并结合广义预测控制的算法达到航向保持的目的,且具有较好的稳定性和鲁棒性。     

基于支持向量机的船舶航向广义预测控制

船舶的动态性能具有大惯性、大时滞、非线性等特点,经采用基于结构风险最小化原则的神经网络--支持向量机,能充分发挥其可以任意逼近非线性模型的良好特性来对船舶进行辨识,并以此作为广义预测控制算法中的预测模型,加以相应的预测控制算法达到航向保持的目的.仿真结果表明:支持向量机学习速度快,在小样本情况下具有良好的非线性建模和泛化能力;基于支持向量机的广义预测控制算法具有很好的控制性能.     

精确反馈线性化在船舶航向保持器上的应用

现有的船舶航向保持器的设计大都采用Nomoto线性模型，而忽略了船舶操纵运动的非线性因素，因此航向控制的精度比较低。选择状态反馈精确线性化方法，将响应型船舶运动的非线性数学模型进行线性化，再利用基于闭环增益成形算法的鲁棒控制器进行控制，然后在Maflab的Simulink下进行系统仿真，仿真结果表明，所设计的基于闭环增益成形算法的控制器比基于LQR的控制器具有更好的控制能力。     

RBF神经网络在船舶航向保持非线性控制中的应用

船舶航向保持在可控范围内,使得船舶航迹能够在规定精度的阀值内。随着航运业的发展,船舶的动力及体积越来越大,操纵控制系统复杂度也越来越高,在船舶航向控制中的非线性因素越来越多,传统的线性模型已经不能适应船舶控制系统性能要求。RBF神经网络与自适应控制相结合,能够很好匹配非线性系统的求解。本文研究船舶航迹控制模型,给出基于RBF神经网络船舶航向非线性控制系统解决方法,最后进行仿真实验。     

非线性船舶航向自抗扰控制器的仿真研究

良好的航向操控对于应对船舶航行环境和突发情况具有现实意义。本文首先分析非线性船舶航向控制模型,在此基础上设计自抗扰控制器,并对其参数进行调整。最后与传统的PID控制器进行仿真对比,实验结果表明二阶自抗扰控制器能准确跟踪船舶,并且航向保持控制精度高。     

基于非线性反馈积分滑模控制的船舶航向自动舵设计

为设计一种节能并且鲁棒性强的船舶航向保持控制器,将非线性反馈算法与积分滑模控制相结合,设计非线性反馈积分滑模控制器用于船舶航向保持。非线性反馈积分滑模控制器建立在积分滑模控制器的基础上,利用非线性函数处理反馈误差,从而达到节能的作用。证明了积分滑模曲面的李雅普诺夫稳定性,并进行了仿真实验。从仿真结果可以看出,非线性反馈积分滑模控制在不影响航向保持精度的前提下,能够降低舵力,但是,船舶的横漂运动和转艏运动会受到影响。在设计非线性反馈积分滑模控制器的同时,分析了非线性反馈算法对船舶各状态的影响,对非线性反馈算法的进一步改进具有一定的参考价值。     

强风中普通商船动力定位的研究

为实现普通商船在强风浪中的动力定位,首先采取艏找风控制,然后使船舶保持顶风静止.该文采用基于闭环增益成形算法和精确反馈线性化算法的航向保持非线性鲁棒控制器与基于闭环增益成形算法的速度鲁棒控制器.建立了船舶顶风状态的非线性数学模型,为反映船舶在顶风静止状态的舵效,提出了等效船速的概念并推导出其计算公式.对处在强风(8级以上)、浪等扰动中的非线性船舶运动数学模型进行仿真,仿真曲线表明通过对船舶运动进行非线性鲁棒控制,实现了强风中普通商船的动力定位.     

应用非线性馈饰算法改进的船舶自动导航控制策略

为使船舶在航行和运营的过程中更加节能,采用非线性馈饰技术,即分别用两个函数对控制器的输入信号和输出信号进行处理,基于鲁棒比例积分和微分(Proportion Integral Differential, PID)控制器,设计船舶航向保持控制器,同时为接近航海实践,加入6 s 1次的操舵频率限制。通过仿真试验验证控制器的有效性,并且与已有的非线性算法进行比较。仿真结果表明:使用非线性馈饰技术设计的航向保持控制器能够很好地实现航向保持控制的目的,同时还能够使平均舵角相对于标准PID减少约50%,相对于其他非线性算法具有较为优秀的节能性能,这表明基于非线性馈饰技术设计的PID航向保持控制器具有节能的特点,对航向保持控制器的设计具有指导意义。     

低速肥大型船舶阻力成分分析

以低速肥大型船舶的系列模型试验为依托，分析了船模和实船各阻力分量在不同傅氏９数下随船型参数变化的变化趋势，给出阻力分量随船型变化的平均曲线，结合另外１０型肥大型船舶及３个系列，初步给出了低速肥大型船舶船模和实船各阻力分量占总阻力百分比随傅氏数变化的曲线。     

扰流板对高速巡逻艇回转性能的影响

采用CFD数值模拟的方法,以某20 m级公安巡逻艇为研究对象,对扰流板安装前后该巡逻艇回转运动过程中的流场及水动力特性进行深入研究,分析扰流板对巡逻艇回转性能的影响情况。结果显示,该巡逻艇在安装扰流板后产生了额外的转船力矩和抬升力矩,该水动力特性使得该艇的回转性能得到提升,回转直径减小了11.64%,回转横倾角减小了13.20%。该研究成果为扰流板的推广及使用奠定了技术基础。     

PID自动舵的自整定专家系统

提出了一种基于专家系统的PID自动舵,利用专家的经验知识和控制规则调节PID控制舵的参数,从而达到对船舶的平稳控制,仿真结果表明控制性能好且实现成本低.     

远洋运输对油轮的需求分析

远洋运输市场对船舶的需求是世界船舶制造业发展主要影响因素,一般而言,远洋运输市场主要分为油轮运输、集装箱运输和散货船运输三个市场。本文以油轮运输市场为研究对象,进行仔细分析,以把握远洋运输市场对油轮制造业的需求。     

港内拖轮协助操船仿真数学模型的研究

本文为研制高精度、多功能的船舶操纵模拟器和进行船舶操纵安全评价的需要，首次提出了拖轮流体动力和拖轮Ｚ型导管螺旋桨四象限推力系数的实用估算方程。在此基础上，建立了港内拖轮协助操船仿真的数学模型。最后介绍了在港口引航实践中的两个仿真应用例。     

基于地理信息系统的船舶避碰系统研究

采用美国MapInfo公司开发的地理信息系统(GIS)生成全局监控多层矢量电子海图,并结合GPS导航技术,开发了相应的监控程序和通讯服务程序,对航行船舶进行动态监控,实现船舶的避碰.本文详细阐述了船舶避碰系统的总体组成,探讨了用VB和动态数据交换(DDE)技术实现船舶的定位及GSP系统与MapInfo接口通讯的具体方法,从而解决了MapBasic不能直接读取串行通讯端口的技术难题.     

大型散货船船体损伤事故及对策研究

该文对近年来发生的大量大型散货船船体损伤及沉船事故的结构力学原因及管理原因进行了全面研究分析，指出了船体结构设计缺陷部位和管理不善的要点。具体描述了破损发展过程。提出了新散货船船体结构型式的改进方案；提出了现有散货船船体结构的加强措施；提出了加强管理的具体意见。     

基于X-LMS自适应逆控制理论的船舶自动舵研究

本文分析了自适应逆控制理论和X—滤波LMS自适应逆控制算法，并针对船舶自动舵特点，用修正传递函数的方式来稳定船舶操纵模型，使用LMS算法对船舶进行模型参数辩识和控制器的设计。仿真结果表明，与PID控制相比，X—滤波LMS自适应逆控制算法具有动态响应快，抗扰动性好等特点。     

船舶企业在建船舶抵押融资模式研究

针对目前国内船舶企业尤其是地方造船企业在进行造船项目融资过程中存在的瓶颈——贷款担保难问题展开研究，提出了以在建船舶进行抵押的新型融资担保模式，并对该模式实际运作提出了相关的制度建议。     

上层建筑实现模块化的可行性分析

以模块化的思想分析了船舶上层建筑实施模块化设计和建造的可能性及可行性,并提出了上层建筑模块化的概念、系统思想、分类和组合的方法,最后以一艘７万吨级散货船为例,设计了上层建筑的几个模块,由此证明了上层建筑实施模块化是可行的。