利用GPS测试船舶航速的算法研究

简要介绍了GPS的定位原理和测速原理,并对利用GPS测试船舶航速的四种算法进行了说明.在多个船舶航速算例的基础上,进行了分析并得出结论.     

船舶航速智能控制系统仿真

利用MATLAB建立了船舶推进系统的数学模型,采用传统的PID算法,并利用遗传算法整定PID参数,对某船航速控制系统进行了仿真分析.为反映真实情况,文章分别仿真了船舶在无干扰、5%、10%及20%干扰情况下航速及螺旋桨转速等参数的变化,仿真结果显示遗传算法整定PID参数用在船舶航速控制系统上是可行的.     

船舶航速控制的MATLAB仿真

建立了船用柴油机及其推进装置的仿真模型,采用传统的PID算法,并利用Fuzzy Logic Toolbox整定PID参数,对某船航速控制系统进行了仿真分析。为反映真实情况,文章分别仿真了船舶在无干扰、10%干扰及20%干扰情况下的航速变化,仿真结果显示了此航速控制系统有相对强的抗干扰能力。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

基于人工蜂群算法的船舶航速优化

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论：优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

基于分数阶PI~λD~μ的船舶航向控制

船舶在海上航行时受到海风、海浪和海流等环境扰动作用,这造成在不同航速下船舶动力学模型的参数不确定性,本文对船舶本体运动和风浪流干扰进行建模,提出一种基于分数阶PI~λD~μ的抑制风浪干扰的的航向控制算法,并与传统PID算法进行对比,针对某型船舶动力学模型在6级海风和5级海浪海况下进行对比数字仿真。仿真结果表明,该算法在不同航速下具有较好的控制品质和鲁棒性,对风浪干扰具有良好的适应性,可应用于船舶的航向控制,易于工程实现。     

基于分数阶PIλDμ的船舶航向控制

船舶在海上航行时受到海风、海浪和海流等环境扰动作用,这造成在不同航速下船舶动力学模型的参数不确定性,本文对船舶本体运动和风浪流干扰进行建模,提出一种基于分数阶PIλDμ的抑制风浪干扰的的航向控制算法,并与传统 PID算法进行对比,针对某型船舶动力学模型在6级海风和5级海浪海况下进行对比数字仿真。仿真结果表明,该算法在不同航速下具有较好的控制品质和鲁棒性,对风浪干扰具有良好的适应性,可应用于船舶的航向控制,易于工程实现。     

动态规划和模糊算法在船舶航速最优调度中的应用

随着海洋网络复杂度及对船舶节能性要求的提高,对船舶航行速度的控制要求也越来越精确。目前的航速调节主要是基于经验,不能够最大限度地提高航行效率和降低能源消耗。因此为了获得船舶行驶的最优速度,本文将动态规划算法和模糊算法应用于船舶,通过对船舶航行建立动力模型,然后使用优化的算法模型进行处理,获取船舶航速最优调度方法,使得船舶在有效航程中油耗最少。     

基于不同场景的船舶航速优化模型与影响因素研究

航速优化是实现船舶智能能效管理以及降低能耗的有效途径,能产生良好的经济效益和环境效益。论文介绍了船舶航速下的各种定义,并开展了航速优化分类研究。从环境、市场以及约束条件等3个方面阐述了船舶航速优化的影响因素。针对不同运输类型船舶,根据其营运特点,分别建立了以最小油耗和最大收益为目标的航速优化模型,并进行了优化算法的对比分析。开展了长江船舶案例研究,结果表明航速优化可为船舶提供动态航速建议,优化后的航速可以实现全航次节油5 871 kg。     

船舶航速的动态矩阵控制

用SIMULINK建立了船舶航速的数学模型，并采用动态矩阵控制算法对某一船舶的航速控制进行了计算机仿真。仿真结果表明，动态矩阵控制能够适应船舶在不同载荷下的航速控制要求，并有较强的抗干扰能力。     

遗传算法在船舶动力定位模拟器推力系统中的应用

动力定位系统是大型船舶辅助推力系统,其利用各类传感器、GPS及水声处理器计算海洋中变幻莫测的风、浪、水流作用力,提供对应的推力进行抵消,从而保障船舶按照预定的航速、航向运行。本文研究了船舶动力定位模拟器结构,利用遗传算法对各类传感器采集数据进行融合,对模拟器数据故障进行分析,最后验证了算法有效性。     

DSP技术在船舶导航中的应用研究

为了解决GPS定位可靠性差的问题，本文讨论了利用航位推算方法辅助GPS进行定位，从而弥补了GPS的缺陷。文中介绍了航位推算系统的原理和数学模型，给出了基于数字信号处理器（DSP）的航位推算系统的硬件组成和软件编程，最后实现了船舶导航的组合方法。     

基于能效管理的船舶航速系统优化设计

在目前航运业市场低迷、运力过剩的境况下,航运企业愈发重视对燃油成本的控制,对航速节油也有了更多的要求.为此,提出基于能效管理的船舶航速系统优化设计,计算船舶营运的经济航速.并结合航次的航线、航向、航速及每段航线的天气、水文等信息,对船舶营运航速的模型进行不断优化调整,指导船舶航行,为船舶及船岸操作提供决策支持,以达到优化节能的目的.     

从浆轴转速估算船速

用根据螺旋桨原理提出的由桨轴转速预测船速的建议公式与用常规线性公式进行航速计算后，与实测航速进行比较，证实用建议公式的计算结果具有较高的精度。螺旋桨设计转速下的船舶服务航速是已知的，如果螺旋桨降低转速，用公式很容易推算出相应的船速。在船舶碰掸过程中，桨轴转速降低，从估算得出的航速可以计算船舶碰撞的动能，从而正确地主估船舶损伤程度，也可以分析发生碰撞事故的原因。     

试论确定限制航速值的原则和方法

提出确定船舶限制航速值的原则和方法。原则是：在交通安全有保障的前提下尽量放宽对船舶航速的限制。方法包括以下步骤：（１）分析与航速有关的各种危险，找出主要危险；（２）逐个考虑要降低主要危险应分别采用的限制航速值；（３）综合考虑所有主要危险应采用的限制航速值，这些原则和方法可供航政机关制定限速规定时参考。     

差分GPS技术在船舶定位和导航系统的应用

全球定位系统(GPS)在定位和导航系统中占据了重要地位。本文为解决传统的GPS定位导航中的系统误差和偶然误差,利用差分技术进行误差修正。首先阐述差分GPS技术的原理,然后设计基于此技术的船舶定位和导航系统,最后进行仿真实验。实验结果表明,差分GPS技术在船舶定位和导航方面精度高,可行性强。     

船舶航运事故防范控制系统的研究

船舶事故防范和安全控制系统在船舶航运安全相关信息集成的基础上,实时快速计算船舶的安全航速,实施安全控制,并重点研究了杜绝人为操作错误而引发事故的方法,对操纵指令进行识别和判断,提高船舶的安全性。此文对事故防范和安全控制系统的结构、原理、实现方法和关键技术进行了阐述。     

船舶航速的动态矩阵控制

用SIMULINK建立了船舶航速的数学模型，并采用动态矩阵控制算法对某一船舶的航控制进行了计算机仿真。仿真结果表明，动态矩阵控制能够适应船舶在不同载荷下的航速控制要求，并有较强的抗干扰能力。     

试论推行减速航行节油的可行性

通过对船舶减速航行试验的测试，得出只有正确控制船舶的航速，加强船舶的科学管理，才能达到最佳节能效果，取得较好的经济效益。