基于ADAMS的船舶运动模拟平台运动学与动力学分析

船船的运动模拟平台在许多领域内都具有重要的应用,比如船舶下水前的模拟实验和船上作业人员的抗晕船练习等。因此对船舶运动模拟平台的研发和动力学分析具有重要的意义。本文系统介绍运动模拟仿真软件ADAMS,并利用ADAMS软件模拟实验机技术,实现船舶模拟平台的运动学和动力学仿真,并进行液压系统的建模和动态分析。     

船舶姿态控制系统的仿真分析与精度分析

船舶在航行过程中受复杂海情影响会产生摇摆运动,为保证船舶航行的稳定性,必须优化设计船舶姿态控制系统。在系统设计过程中,需要借助仿真系统平台对姿态控制系统的执行情况进行模拟,验证姿态控制系统的控制精度,为改进设计方案提供数据支持。本文研究船舶姿态控制系统的仿真平台总体架构和实现的关键技术,利用该仿真平台进行船舶姿态控制系统仿真分析与精度分析,能够实现船舶姿态控制系统的可视化仿真操作,增强仿真的真实感和交互性。     

基于PLC技术的船舶摇摆平台模型程序设计

针对某船舶摇摆平台所实现的功能要求,对平台摇摆模型进行可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller,PLC)程序设计。对平台摇摆控制原理及系统进行分析,基于实际海况推导船舶横摇数学模型,运用PLC模块化编程思想设计平台摇摆模型程序。试验结果表明,改进设计后的平台仿真效果明显,能实现实际海况下的船舶摇摆仿真运动。     

船舶能量管理控制器硬件在环仿真技术

为节省研发成本、缩短研发周期,研究了船舶能量管理控制器硬件在环仿真技术。介绍了基于经济性考虑的船舶能量管理控制器的功能,并分析了能量管理控制器与目标机的通信接口。通过以太网通信技术连接能量管理控制器与RT-LAB仿真平台,搭建了船舶能量管理控制器硬件在环仿真平台。通过仿真测试验证了搭建的硬件在环仿真平台能够用于船舶能量管理控制器的研究与开发。     

三轴船舶电动摇摆模拟试验台研究

针对船舶摇摆模拟试验台系统在科学研究和船载仪器可靠性试验中的应用,设计了一种多功能三轴船舶电动摇摆试验台随动控制系统。首先对摇摆试验台进行控制建模,确定电流、速度、位置三闭环控制方案,然后采用常规PID算法设计三环控制器参数,对位置环用模糊自适应PID控制器进行优化设计。提出以变周期、变幅度和组合曲线给定的摇摆方法模拟风、浪、流干扰,对系统进行仿真研究。仿真试验结果表明,设计的系统具有响应迅速、模拟准确、可靠等特点,能够较好的模拟实际海况中船舶摇摆运动,为搭建实际试验平台奠定了基础。     

一种基于实时预测算法的船舶姿态控制器设计

在船舶研发和改进过程中,研究减摇设备是重要课题之一。传统减摇设备的滞后性导致其不能有效避免波浪引起的船舶侧翻等灾害,故本文设计一种基于实时预测算法的船舶姿态控制器。将不规则波分解为大量规则波叠加建立波面模型,分析波倾角并建立船舶的传递模型。基于卡尔曼滤波算法设计船舶的横摇预测系统,再以减摇鳍为核心设计姿态控制器,最后进行模拟仿真。结果表明,预测系统预测结果准确,预测值误差较小,姿态控制器减摇效果良好,浪向角120°下横摇角被控制在5°以内。     

基于自适应反步控制的船舶航向控制器

本文在非线性船舶运动模型的基础上,设计基于自适应反步控制的船舶航向控制器,并通过设置控制参数对控制器进行仿真。在仿真过程中,通过无积分器情况下的船舶航行情况,以及有外界环境时船舶的航行变化,说明本文所设计的控制器鲁棒性强。     

船舶动力定位系统最优控制器的仿真设计

根据动力定位船舶运动模型进行仿真建模，给出一种基于Kalman滤波的LQG控制器的仿真设计，并进行系统仿真实验。结果表明滤波器和控制器性能良好，仿真设计切实可行。     

高速单体船推进和操纵智能控制联合仿真

文章建立了高速单体船推进和操纵系统的数学模型,并在MATLAB/Simulink平台上建立了相应的仿真模型,实现了高速单体船推进和操纵的联合运动仿真;在仿真过程中,文中使用了模糊控制器和粒子群优化的PID控制器分别对推进和操纵系统进行了控制;仿真结果表明:高速单体船的平面运动过程被比较客观地反映出来,同时两种智能控制方法的控制效果很好,使得在航向控制时,不仅超调量小,而且稳定性好.文中的研究为船舶推进和操纵同时考虑的动态综合分析提供了一种评判优劣的平台;同时这种联合的带智能控制的方法也为船舶初步设计时的综合分析提供了一种参考.     

船舶航向保持中的混沌控制研究

大型船舶的航向控制是一个多变量、时滞性较大和非线性的动态过程,在海浪、海风等因素干扰下会呈现一种典型的混沌运动。本文系统介绍混沌控制理论和算法,结合船舶航向控制数学模型和Diffing方程,设计一种船舶航向的控制器,并利用Maltlab对该非线性控制器进行仿真。仿真结果表明,该船舶航向控制器具有良好的航向保持能力和鲁棒性。     

运放的LABVIEW模拟仿真

运放是一种有源、多功能器件,是电子电路中不可缺少的重要部件。本文用功能强大的虚拟仪器软件LABVIEW对运放的电气特性进行仿真。结果表明:该方法简单易行,便于理解。     

内河船舶驾驶仿真系统的环境模拟

为了提高内河船舶驾驶仿真系统的真实性,提出并介绍了体感、声音、振动和自然风等环境模拟方法,能实时模拟船舶操纵中各种环境状态,使操纵者身临其境。     

浅议AIS模拟仿真必要性

随着航运业的发展,航海教学中的模拟仿真技术越来越重要.本文针对目前AIS设备使用问题,提出教学机构研究模拟的意义,从而更好发挥AIS使用的效果.     

Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真

船舶的运动状态受到众多因素的影响,尤其是各种因素的叠加会对航向自动控制系统造成潜在的不稳定。而这些不良因素一般很难在设计阶段就被发现,只有通过仿真软件,对各种影响因素进行仿真验证,才能够降低航向控制系统发生故障的概率。本文主要采用Matlab软件对船舶的航向自动控制系统进行仿真与优化,并设计合适的PID控制策略,从多种角度对船舶的状态特性和运行稳态特性进行仿真,通过采用反馈校正算法,一定程度上提升了航向自动控制系统的精度。     

基于纯虚拟的船舶轮机模拟训练系统

针对传统陆上轮机模拟器的不足,研制了基于纯虚拟模拟的船舶轮机模拟训练系统(MESTS).系统以计算机局域网为平台,主要包括设备示教模块和设备虚拟训练模块两大部分,可实现设备结构组成、工作原理、维护保养的计算机示教功能和设备故障诊断、虚拟操纵的模拟训练功能,介绍了系统实现过程中的关键技术及实现方法.使用结果表明系统可有效提高船员熟悉和掌握设备的水平.     

不规则波浪的数值模拟

优良的波浪环境条件是研究非线性波浪和浮式结构物相互作用问题的基础.文章在数值波浪水池中对不规则波浪进行了数值模拟,造波通过摇板的运动实现,消波通过在水池后段设置消波区实现,自由液面由VOF方法捕捉.对计算所得的波浪时历进行谱分析并将所得谱与理论谱进行了比较,吻合良好.     

水下爆炸数值仿真

基于MSC.Dytran软件,通过一维球对称数值仿真模型,模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气泡脉动过程,其计算结果与经验公式计算结果吻合较好,在此基础上讨论了网格划分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响.通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比,论证了基于一维球对称数值仿真模型,通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法.该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率,具有较强的工程应用价值.     

鱼雷发动机三组元比例控制器数值模拟

利用计算流体力学软件Pumplinx模拟鱼雷发动机中三组元比例控制器的内部流场,分析计算中不同压差情况下对比例控制器性能的影响,以及叶片与定子间间隙大小对于比例控制器性能的影响,同时对不同叶片数目下性能进行对比。计算结果表明:由于比例控制器为被动旋转马达结构,其转速和流量均随时间呈周期性脉动变化,随着工作压差增大,转速脉动幅度基本保持不变,而流量和扭矩脉动幅值增加;随着间隙增大,泄漏量增大,但流量、扭矩、转速脉动幅值大幅降低,出口流量较为平稳;叶片数目增多后比例控制器转速降低、排量降低。由计算结果推断出目前比例控制器的最优叶片数目为4。本文可为进一步研究比例控制器精度问题提供参考。     

波流数值水池模拟研究

波流共存时会产生复杂的非线性相互作用,其联合作用比单纯的波浪或单纯的海流问题要复杂很多.基于不可压缩流体N-S方程建立数学模型,VOF法追踪自由液面,通过在动量方程中添加源项实现阻尼消波,利用商业软件平台FLUENT加载UDF进行二次开发,模拟了规则波与均匀流以及规则波与剪切流的波流数值水池.分析了均匀流与波浪的相互作用,得到了波流同向、波形变长、波幅降低、波流相向则影响相异等结论.探讨了剪切流对波浪的影响,并对计算结果进行了函数拟合.     

液压回转系统仿真

利用Amesim软件,对克令吊回转机构的液压系统进行了物理建模,根据启动、制动工况设置了不同参数并进行批处理仿真,对仿真结果进行了分析,仿真结果可为克令吊回转机构液压系统的设计提供参考。