非线性Backstepping算法在船舶动力定位系统控制的应用

船舶的动力定位是指船舶在某些特定工况下,利用推进器和螺旋桨等产生推力和力矩,抵消海风、海浪等因素的干扰作用力和力矩,从而使船舶在海面某一区域保持相对静止。由于海上气象条件和海水深度的影响,传统的锚式系泊定位已经难以满足需求,而船舶动力定位系统的灵活性高、定位精度高、抗干扰能力强,因此应用越来越广泛。本文建立了船舶动力定位系统和干扰因素的数学模型,结合Backstepping非线性控制理论,设计了一种新型船舶动力定位系统的控制策略,并对该动力定位系统的位移控制响应进行了基于Matlab的仿真分析。     

非线性Backstepping算法在舰船动力定位系统控制的应用

船舶动力定位系统是一种闭环控制系统,通过检测船舶的位置、状态信号,控制船舶推进器产生相应的动力,抵消干扰作用力,使船舶能够相对稳定的定位。本文的研究内容是船舶定位系统的控制算法,通过建立船舶动力定位系统的函数模型,结合Backstepping算法,设计一种新型的船舶动力定位控制系统,通过仿真实验证明了该船舶动力定位控制系统的有效性。     

广义预测理论在动力定位系统中的应用

在船舶动力定位系统中,利用预测理论可以对船舶动力进行合理的控制,使船舶在海浪、海风等干扰作用下具有更高的响应速度,保障船舶定位系统的抗干扰水平和精度。本文首先对船舶动力系统的控制原理进行介绍,通过建立船舶的干扰力模型,结合广义预测理论,设计船舶动力定位控制系统。仿真结果表明,该船舶动力定位控制系统具有良好的控制效果。     

船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。     

基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制仿真研究

针对船舶动力定位控制系统非线性的特点及控制过程难以优化,性能易随外界环境及负载变化而改变,本文提出了一种基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制方法。首先,探讨了动力定位系统数学模型的选取;然后介绍了滑模控制方法的原理及具体算法;最后通过Simulink对该算法进行了仿真验证,验证了滑模控制算法对船舶动力定位系统控制的有效性。     

基于模型预测控制的船舶动力定位约束控制

研究了模型预测控制在船舶动力定位系统约束控制中的应用,建立了3自由度动力定位船舶的数学模型,提出了船舶动力定位系统设计中应考虑的各种约束.针对某供应船,根据模型预测控制理论进行了动力定位控制器设计,使约束的处理问题贯穿于控制系统设计的始终.仿真试验验证了模型预测控制算法应用于船舶动力定位约束控制的有效性.     

基于Web的舰船动力定位控制开发

随着人们对海洋资源的深入开发,在舰船的动力定位系统中,需要实时采集并处理船舶的运动状态数据,并通过计算机的处理,从而实现对船舶姿态的快速调整。本文主要介绍了船舶动力定位系统的组成结构,然后基于Web系统,对舰船的动力定位系统进行变频控制,通过动力定位主动克服了舰船动力定位时的扰动误差,在遇到恶劣的航行环境时,能够显著增强动力定位的效果,使得船舶的航行更加稳定。通过结合Web技术,船员能够利用以太网络进行数据的实时传输,非常便于快速搭建监控网络,从而实现对整个船舶动力系统的控制。     

基于模糊积分预测控制的船舶动力定位系统设计

提出一种基于模糊积分预测控制器的船舶动力定位系统控制方法,通过引入积分控制器消除了稳态误差,采用模糊控制算法实现了对不确定系统的控制,利用预测控制解决了船舶动力定位中的约束问题,有效地减少了船舶动力定位系统能量的消耗。仿真结果证明,提出的模糊积分预测控制器在满足动力定位要求的同时,大大提高了推力系统的效率,减少了推力消耗。     

基于预测函数算法的船舶动力定位系统控制

在系统分析和研究船舶动力定位的基础上,提出了一种基于预测函数控制的船舶动力定位方法,设计了预测函数控制器。在船舶动力定位部分,介绍船舶动力定位系统数学模型的选取,在预测函数控制部分,具体的探讨了预测函数控制方法的原理以及具体的算法。最后采用工程数据,对该算法进行了仿真验证,结果表示,预测函数控制方法能对船舶进行有效的定位。     

非线性观测器在船舶动力定位系统DP的应用

船舶动力定位系统DP是保证船舶作业安全性的关键技术,在错综复杂的海洋环境中,将非线性观测器应用到DP系统,能够过滤船舶测量信号噪声,提升DP系统的控制性能。传统的锚泊定位系统存在诸多缺点,随着抛锚难度的增加,系统定位的准确性也会随之下降。为解决这一问题,本文构建船舶动力定位系统DP数学模型,提出了非线性观测器的设计与参数确定方法,通过仿真实验证实非线性观测器在动力定位系统DP中能够保证船舶定位的精准性,准确估算船舶环境扰动力。     

Linear track estimation using double pulse sources for near-field underwater moving target

The double pulse sources (DPS) method is presented for linear track estimation in this work. In the field of noise identification of underwater moving target, the Doppler will distort the frequency and amplitude of the radiated noise. To eliminate this, the track estimation is necessary. In the DPS method, we first estimate bearings of two sinusoidal pulse sources installed in the moving target through baseline positioning method. Meanwhile, the emitted and recorded time of each pulse are also acquired. Then the linear track parameters will be achieved based on the geometry pattern with the help of double sources spacing. The simulated results confirm that the DPS improves the performance of the previous double source spacing method. The simulated experiments were carried out using a moving battery car to further evaluate its performance. When the target is 40–60m away, the experiment results show that biases of track azimuth and abeam distance of DPS are under 0.6^o and 3.4m, respectively. And the average deviation of estimated velocity is around 0.25m/s.     

动力定位时时域模拟程序试验验证

在启用新的动力定位系统时,数值和试验验证方法,包括静态动力定位能力分析、动态的时域模拟和模型试验应该用来设计,分析和预测新系统的性能。为了精确并经济地验证动力定位系统的性能,在Matlab\Simulink环境中,开发了一个能够进行一个"试验"来评估一个新设计的动力定位系统和其子系统的程序。另外,这个新开发的动力定位时域模拟程序的可靠性通过对一个半潜平台的模型试验进行了评估。结果表明,这个程序可以作为一个船舶研究工具用来检验新设计的动力定位系统或其新模块。     

Fully coupled BEM-FEM analysis for ship hydroelasticity in waves

This paper considers the problem of ship hydroelasticity, which is an important technical issue in the design of ultra-large vessels. For the analysis of fluid-structure interaction problems, a partitioned method is applied. The fluid domain surrounding a flexible body is solved using a B-spline Rankine panel method, and the structural domain is handled with a three-dimensional finite element method. The two distinct methods are fully coupled in the time domain by using an implicit iterative scheme. The numerical results of natural frequency and the motion responses of simple and segmented barges are computed to validate the present method through comparisons with experimental and numerical results. This study extends to the application to two real ships, 6500 TEU and 10,000 TEU containerships, for more validation and also observation on the practicality of the present method. Based on this study, it is found that the present method provides reliable solutions to linear ship hydroelasticity problems.     

基于模型预测扩展卡尔曼滤波的动力定位状态估计

针对传统扩展卡尔曼滤波由于动力定位系统过程噪声不能自适应更新,导致滤波精度下降的问题,提出了一种模型预测扩展卡尔曼滤波算法。该算法通过比较一段时间内的量测值和预测值,估计系统噪声参数,从而实时修正系统过程噪声方差。仿真结果表明,当系统的过程噪声未知的情况下,模型预测扩展卡尔曼滤波的滤波性能明显优于传统扩展卡尔曼滤波。     

远洋船舶在线监控系统的研究

由于船舶与公司岸基在地域上的分离,目前公司岸基尚不能对远洋船舶的安全营运进行实时、有效的监控。应用先进的计算机信息技术、通信技术和网络技术等,将船-岸安全监控管理有机地结合在一起,船-岸随时交互数据,协作管理业务,确保远洋船舶运输的安全高效。形成一个开放的集船舶监控、管理、决策于一体的远洋船舶在线监控系统,从而实现和提高远洋船舶的安全管理水平。以中远集团所辖船舶为实施对象开发成功了远洋船舶在线监控系统。     

基于CATIA二次开发的水下平台静水力计算

水下平台静力计算包含初稳性计算、潜浮稳性计算、大倾角稳性计算、重量重心统计等，传统潜艇、潜器等水下平台的静力计算具有计算过程繁琐、耗时长、效率低、数据不易更新等问题，导致设计人员大量重复性劳动。本文通过对CATIA软件进行二次开发，在水下平台三维建模基础上，编制静水力和重量重心计算程序，可直接计算、获取静水力要素并实现重量重心的自动统计，达到计算的自动化、程序化和数据的及时更新，提升设计手段，对潜艇、潜器等水下平台设计中控制浮态、稳态具有重要作用，工程应用价值较高。     

基于DSP的BPM短波时码接收技术研究

针对某型短波定时接收机不能接收时码数据的问题,提出了基于DSP的解决方案,采用窄带数字滤波和时域加窗等DSP算法,提取时码信息。本方法可适用于短波数据通信系统解决时间统一问题。     

多任务编程方法在船舶电力监控系统中的应用

首先介绍了嵌入式操作系统中任务的特性、任务划分的目标、任务划分的方法，然后结合船舶电力监控系统中的功率管理器，给出了基于嵌入式操作系统的多任务编程实现过程，最后对该编程方法的优缺点进行了总结。由于多任务的程序设计方法能使程序具有模块化、实时性高等优点，因此它将在嵌入式实时监控系统中得到广泛应用。     

渔船螺旋桨设计软件系统

根据图谱法设计螺旋桨的方法原理,结合实践经验,开发了渔船螺旋桨设计软件系统.文章简单介绍了该软件系统开发过程和方法,并应用于两艘实际渔船.设计参数和渔船实际参数的比较显示,该系统能迅速、有效地完成渔船螺旋桨的设计,改善渔船螺旋桨设计以及渔船动力装置配备.     

6000HP平台供应船动力定位系统简介

本文从船舶动力定位的概念和基本原理出发,简要介绍其组成、工作方式和现行几种形式,并以6 000 HP平台供应船为实例,介绍了入DNV船级的二级动力定位系统,包括规范要求、系统构成、对电站要求的几个模式和注意事项等。