基于最小舵系能耗的操舵策略计算方法

对舵系能耗的构成进行计算分析，结合船舶操纵运动数学模型（MMG）建立舵系能耗计算方法，针对具体算例求解以最小舵系能耗为目标的最优操舵策略，讨论相关变量条件对操舵策略及舵系能耗的影响。结果表明：该计算方法具有可行性；对于算例船舶，以10°舵角操舵是使艏向角改变60°的最优操舵策略；不同的舵压力中心位置、舵阻力特性和初始航速条件不会改变算例船舶给定目标任务下的最优操舵策略。研究结果可为船上智能驾驶系统或驾驶人员做出操舵决策提供有效的算法支撑。     

基于OIPSO算法的环境最优动力定位控制器设计

环境最优动力定位控制是一种以能量消耗最少为目标的动力定位控制方法,在不需要任何环境传感器的情况下,使其保持在设定区域且消耗能量最少,节约燃料、减少有害气体的排放。首先,提出一种带有目标性初始化粒子群的改进粒子群优化算法(OIPSO),通过引入混沌算子,利用信息熵进行评估对初始化粒子种群进行调整以提高粒子群算法全局搜索能力和收敛速度,具有大范围全局寻优能力。其次,研究设计环境最优艏向控制器控制律,该控制律能满足欠驱动船舶动力定位的控制需求。最后以Cyber Ship Ⅱ动力定位模型船为对象进行仿真验证。结果表明,所提出的寻优算法和改进控制律达到了设计的目的。     

一种实用的船舶艏向寻优方法研究

动力定位船舶在船位保持的过程中,其艏向是否保持在最佳艏向下对于节约能耗十分重要.由于各种环境外力随时间而不断变化,最佳艏向也在不断变化,因此,寻找最佳艏向对于动力定位船舶来说是一项很关键的技术,通过船舶短期的动作准确快速地寻找到最佳艏向,从而减少动力定位船舶在长期作业时间里的能耗是值得的.     

定常风作用下船舶运动模糊控制的初步研究

本文研究了“Ｍａｒｉｎｅｒ”型船舶在定常风作用下的运动性能，将模糊控制理论应用于该船艏向及位置的自适应控制。结果表明，模糊控制参数的选取，控制规则的制订对于船舶艏向及位置的控制效果影响很大。同时指出，在定常风作用下，利用模糊控制可以有效地保持船舶的艏向及位置，从而为船舶操纵运动的自适应控制研究提供了一种新的思路。     

可回转双桨电力推进船舶运动模型的研究

根据船舶分离型运动建模方法,分析了可回转双桨船舶的运动规律及其在船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转双桨作用下的电力推进船舶的推进与回转运动模型,导出船舶运动线性响应方程。通过数值仿真,验证了可回转双桨电力推进船舶的推进与回转运动模型的准确性。     

SRI-VC2110DP动力定位系统控制算法设计

针对2 000 t回转起重船定位及SRI-VC2110DP动力定位系统的需求,在建立回转起重船数学模型的基础上,提出2种动力定位系统预测控制策略。该控制策略在风和流的前馈控制基础上,采用基于卡尔曼滤波的状态估计方法用于估算船舶低频运动信号。仿真结果表明,所提出的方法能够有效的对船舶进行动力定位控制。     

水面船舶运动姿态对声散射特性的影响北大核心CSCD

[目的]为了进一步提高鱼雷通过声自导识别复杂水面目标的精度,对随机起伏海面及水面船舶运动姿态下的声散射特性进行模拟研究。[方法]基于Kirchhoff近似和六自由度运动分解合成的方法,建立水面船舶目标多路径声散射简化预报模型。在该模型中,海面波浪对船舶六自由度运动幅度和周期的影响由经验统计值描述,通过旋转矩阵和平移矩阵,实现目标各顶点在连续运动状态下的坐标变换。基于此,利用所建预报模型,分析不同水平探测角下船舶六自由度运动分别对声散射特性的贡献度和影响。[结果]研究表明:横摇和艏摇对正横探测方位角的声散射影响较大,纵摇对艏、艉向声散射影响较大。此外,建立了船舶运动姿态与目标声散射回波特性的关系。[结论]研究结果可为声呐设备对水面目标主动声探测提供技术支撑。     

基于显式模型预测控制的无人船航迹控制方法研究

针对模型预测控制在线计算量大，难以满足无人船实际航行中的实时性要求的问题，提出了一种基于显式模型预测控制的航迹控制方法。首先利用视线制导算法（line of sight, LOS），根据无人船当前位置和期望航迹信息，设计了无人船艏摇角的参考值，将无人船航迹控制简化为艏向控制；其次，将显式模型预测控制算法应用于无人船艏向控制问题中，该算法既保持了模型预测控制方法的优势，又提高了计算速度；最后通过仿真试验验证了所提出的方法可以显著提高无人船航迹控制的实时性。     

三体船操纵与横摇耦合运动试验与分析

通过对三体船模的回转试验,测得不同转速和舵角下的回转直径,并得到回转过程中一系列横摇角变化曲线.在此基础上,建立船舶操纵和横摇运动模式系统辨识的数学模型,从系统辨识原理出发,确定目标函数.编写了一套基于Visual Basic 6.0的遗传算法系统辨识程序,该程序可通过限定约束条件对水面三体船模操纵和横摇的试验数据进行辨识.最后对结果进行分析,验证该方法的可行性.     

浅析大风浪中船舶走锚后的措施

文章从走锚判断、走锚后措施以及起锚重抛等几个方面分析了船舶操纵的注意事项。特别是起锚后船舶艏向的控制以及利用风力转船力矩与舵力转船力矩估算,分析了锚离底时船舶可控对应的最大风舷角,以及控制风舷角的方法。     

SWATH船纵向运动的分数阶PIλDμ控制

针对小水线面双体船(SWATH)的纵向运动稳定性问题,对某SWATH船设计了一种分数阶PI^λD^μ控制器。首先,在控制器设计过程中,引入ITAE准则获得分数阶PID控制器的优化参数,并以类似方式得到优化参数的最优PID控制器。然后,以SWATH船为研究对象,分别采用分数阶PI^λD^μ控制器和最优PID控制器对其等效Nomoto模型和考虑风浪干扰后的模型进行仿真研究。最后,对它们的控制性能及控制能量消耗进行比对分析。通过分析发现,本文所提出的分数阶PI^λD^μ控制器的控制效果明显优于最优PID控制器,且分数阶PI^λD^μ控制器更为节能。     

船舶与岸电并网控制策略研究

岸电与靠港船舶并网控制技术是岸电的核心技术之一,能够实现岸电向船舶的不间断和稳定供电。针对传统岸电控制策略频率稳定性差和不能接受船舶能量管理系统调度的缺点,文章提出了一种基于改进下垂控制的岸电与船舶电网并网策略,使岸电逆变器在具有下垂特性的同时,还具有类似于船舶同步柴油发电机转子的惯性。岸电通过并网预同步控制与船舶电网并网,不会产生大的电流冲击。通过改进下垂控制能够有效提升并网后电压和频率的稳定性,提高船舶电网的电能质量,且能够接受船舶能量管理系统的调度。通过仿真试验,并与传统下垂控制策略进行对比,结果验证了改进下垂控制策略的有效性。     

可控被动式减摇水舱控制策略研究

从未减摇和装减摇水舱后的船舶运动方程出发,对可控被动式减摇水舱的水舱控制策略进行了研究,指出应从充分发挥减摇水舱的性能角度出发,选择水舱的最佳控制策略。从能量最少角度考虑,当波浪频率远离船舶谐摇频率时,可以考虑选择关闭水舱的方式进行控制。仿真结果表明,存在一个最佳控制策略,能够使水舱的性能得到充分发挥,这时水舱减摇效果最高。     

船舶综合电力系统的能量管理控制系统与全数字仿真研究

近年来，电能逐渐取代传统动力成为船舶的主要推进能源。作为船舶综合电力系统的核心部分之一，船舶综合电力系统的能量管理控制策略设计及其仿真研究得到越来越多的关注。首先，本文从经济性的角度，设计了船舶能量管理系统的控制策略；其次，本文引入储能单元，利用其灵活性强和响应速度快等优点并结合能量管理控制策略减小负荷波动对电网的影响；最后，为验证能量管理控制策略的功能与有效性，建立综合电力系统简化模型。仿真结果表明，采用本文提出的能量管理控制策略可以使机组运行在最佳油耗范围内，并且提出的简化仿真模型可以验证能量管理系统控制策略的功能。     

三峡库区船舶最佳航速与柴油机能耗和排放变化分析

三峡库区船舶节能增效是船舶航行与管理面临的主要问题。文章通过分析船舶柴油机运行机理与船舶操纵航行条件,提出了三峡库区船舶以最佳航速运行是船舶柴油机动力装置节能和船舶驾驶操纵的最佳方式,也是库区船舶节能的有效方法。船舶在最佳航速下运行,适当调整柴油机主要参数,以使柴油机在最佳航速下其工况接近于柴油机额定工况,保证柴油机动力性、经济性和排放污染物得到提高和控制,真正实现船舶节能增效。     

船舶多清洁能源混合动力系统优化设计方法

多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超级电容和柴油发电机的混合动力系统形式,提出一种基于小波变换和遗传算法的多清洁能源混合动力系统优化配置方法。分析结果表明:提出的混合动力系统优化配置方法能在满足船舶最大功率需求的同时,提高船舶的经济性,降低二氧化碳排放,进而提高船舶的整体能效水平。     

船舶永磁同步电机的嵌入式节能调度方法研究

嵌入式调度方法因船舶永磁同步电机存在电压波动性，导致总能耗较高。为此。提出一种基于分阶段的船舶永磁同步电机节能调度方法。该方法先对嵌入式船舶永磁同步电机的耗量特征进行排序并构建等微增率基准，将微增率基准与最优潮流相结合，对约束条件进行有效处理并降低系统电机能耗，在满足限制基准的基础上，进行船舶永磁同步电机的嵌入式节能调度的全局最优解。实验结果表明，该算法最大限度地减少了发电机组的调节量，保障了舰船机组的稳定运行。     

Prediction of Stabilization of Ship in Random Wave

In this paper we show thc method of energy in part with which we can get the model of random wave,and predict theroll motion of unstabilized ship and stabilized ship using the wave model.The control parameters of fin stabilizer are determinedaccording to the performance index. The simulation of the system is also made in this paper. The comparison of the simulationwith real ship indicates that the method can be used in the prediction of roll motion of a stabilized ship in random wave.     

船用柴油机混合能源系统配置优化

考虑新能源的间歇性以及船舶电力系统负载的突变性和波动性,本文首先根据船舶航行中经纬度和海上环境的变化对新能源的参数进行修正,然后构造同时计及成本与使用寿命的船用柴油机混合能源系统优化配置目标函数,再利用人工蜂群算法进行优化,从而获得最佳的系统配置。船舶航行实测试验验证该方法的可行性,同时表明了它比陆地上传统方法具有更好的优化配置性能。     

富春江船闸扩建改造工程平面布置优化研究

通过正态水流物理模型与遥控自航船模相结合的方法,研究富春江船闸扩建改造工程平面布置方案,首先阐述了设计方案下游引航道口门区航道的通航水流条件及工程对电站发电和防洪安全的影响,详细分析了影响口门区水流条件的各个因素,然后针对设计方案在通航水流条件的不足,通过采取多种改善通航水流条件的有效措施,提出了满足船舶航行条件,同时又不影响电厂发电和防洪安全的平面布置方案。