基于反步法的欠驱动吊艇架主动式减摆控制

针对欠驱动的三维吊艇架系统,提出了基于反步法的主动式减摆控制方法。建立了三维吊艇架系统的动力学模型,采用反步法设计了吊艇架的减摆控制装置,和其他船用吊艇架的减摆控制相比,采用主动式减摆,结构紧凑,且对负载质量和吊绳长度不确定的情况下,依然可实现对吊艇摆动的有效抑制。仿真结果表明了该减摆控制器有着良好的减摆效果。     

吊艇架非线性阻尼优化设计

针对吊艇架减摆系统,设计了减摆罩基于母船横摇、纵摇两个自由度的解耦的阻尼结构,使阻尼器的减摆作用相互独立,互不影响。建立了该种减摆结构的数学模型,提出了利用船舶摇摆谱密度对数学模型进行了统计线性化分析,通过最优计算得出最优阻尼阀开口,针对被动减摆装置的局限性,利用模糊方法设计了最优阻尼的半主动控制策略。     

海上吊艇架系统建模及被动式抗摆系统设计及仿真

海上吊艇架设备主要负责小型舰艇的放置和回收,在海上救援等紧急作业领域有重要的作用。在某些高海况的作业环境下(如大风、海浪等),吊艇架上的小型舰艇会产生猛烈的摇晃,不仅对小型舰艇的结构和艇载设备产生损害,还会导致吊艇架的机械结构破坏,引发严重的事故。因此,研究海上吊艇架系统的抗摆原理,设计新型的吊艇架抗摆系统对提高吊艇架的可靠性、安全性具有重要的意义。本文通过对大型舰船的吊艇架结构建立动力学模型,设计了一种新型的被动式抗摆系统,并对该抗摆系统的结构原理和工作流程进行了系统的介绍。     

研制船用单臂回转型小艇收放装置的关键技术

由于传统的小艇收放装置性能不能满足高海况下安全收放的需要,使得安全事故频发,所以国际救生设备规则修正案提出了新的要求。根据这些最新要求,采用船舶运动补偿等技术,设计相应的辅助机构,使某型单臂回转型小艇收放装置具有减摆、波浪补偿、减震缓冲等功能,可以保证在四级海况下安全、可靠、快速进行小艇的释放和回收操作。     

基于自适应迭代学习控制的工作艇收放装置主动减摆策略研究

工作艇收放装置主要用于完成快速、安全地将舰船上的小艇及人员移至水面,或安全回收工作艇至舰船上等海上任务。针对这一典型的欠驱动机械系统,采用拉格朗日方程的方法建立其动力学模型。根据舰船在海上的实际运动情况,对系统的二维动力学模型进行描述,分析小艇摇摆的二维平面摆角,研究其在船体运动影响下的变化情况。然后在上述非线性动力学模型的基础上,针对系统的摆动部分,为其设计自适应迭代控制闭环控制器,达到消摆的目的。最后,仿真结果证明了此控制方法的有效性。     

一种新型无人艇(器)快速收放系统的方案设计

本文对载人/无人艇(器)收放装置的国内外研究开发现状进行分析,探讨收放装置的技术发展要求。根据设备使用通用性、快速反应能力、高海况适应性及执行任务多样化等要求,提出一种基于尾升降平台的无人艇(器)快速收放系统的方案设计,给出关键功能模块的设计要求与思路,开展收放作业流程演示,并完成技术可行性分析,为该系统的详细设计奠定了技术基础。     

基于模型预测的主动式减摇水舱约束控制

由于边舱高度有限,减摇水舱中的流体在水舱内运动时会引起饱和非线性,给舱内流体运动的估计与控制带来困难.针对饱和非线性所带来的控制问题,建立船舶-水舱系统模型,同时基于约束条件设计了模型预测控制(MPC)策略.仿真结果表明,该控制策略在减少主动式水舱高能耗的同时,增强了对水舱内流体的控制,有效提高了水舱系统的减摇效果.     

用于船舶主动式升沉补偿的自抗扰控制方法

针对主动式升沉补偿控制系统在工作过程中存在的非线性、时滞性以及干扰性等造成系统的稳定性控制难度大的问题,为提高主动式升沉补偿控制系统的控制精度与稳定性,将自抗扰控制技术（ADRC）应用于船舶升沉补偿系统并进行数值仿真研究。对主动式升沉补偿控制系统进行数学建模以及自抗扰控制算法设计,并针对具有干扰和时滞环节的控制系统,将ADRC与传统的PID控制进行仿真效果对比,验证自抗扰算法的良好性能。最后以6级海况风浪流全耦合环境作为研究对象得出一套自抗扰参数组合,并将该套参数应用于多种海况环境进行仿真分析。仿真结果表明,不同耦合环境和不一样的海况环境下,ADRC使用同样参数下均取得了满意的升沉补偿控制效果,展现出很好的适应性能与鲁棒性。     

无人水面艇模糊自抗扰路径跟踪控制的研究与验证

针对无人水面艇路径跟踪的精确控制问题,进行路径跟踪控制的研究。根据需求构建合适的无人水面艇运动数学模型,利用自抗扰控制算法,设计路径跟踪控制器,考虑到自抗扰控制中参数较为繁杂且整定不易的特点,结合模糊控制理论设计模糊自抗扰路径跟踪控制器。以大连海事大学“蓝信”号无人艇为研究对象,针对所设计的2种控制器进行MATLAB仿真试验,并使用“蓝信”号无人艇在大连星海湾大桥外海域进行实船验证试验,通过对仿真结果和试验结果的分析与对比,验证了所设计方法的可行性和有效性。     

基于自抗扰的双桨单舵水面无人艇航行控制

根据双桨单舵驱动水面无人艇的运动特点,针对正常驱动及单桨故障的状态,给出了一种基于增量式比例-积分-微分(proportion-integral-differential,PID)控制器和自抗扰控制算法的水面无人艇航行控制方案。该方法在双桨单舵正常状态下采用自抗扰控制方法,在故障状态下采用增量式PID方法获取平衡舵角,并配合自抗扰方法实现对水面无人艇航行控制。仿真结果表明:在风浪干扰情况下自抗扰控制方法较PID控制方法超调小、抗干扰能力更强。实艇水面测试结果表明:增量式PID与自抗扰相结合的控制方案在单侧螺旋桨出现故障情况下,能保持无人艇目标航向,且具有较好控制效果,能够满足双桨单舵驱动水面无人艇的航行控制要求。