基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法

[目的]面向无人帆船在水面、水下跨域异构海洋机器人的协同作业场景,提出基于模型预测控制（MPC）的无人帆船轨迹跟踪方法。[方法]针对“海鸥”号无人帆船,建立其动力学模型及运动学模型,通过分析无人帆船动力学特点及执行器约束条件,构建MPC目标函数及系统约束条件,将无人帆船的轨迹跟踪问题转化为优化问题,并利用Matlab软件开展仿真实验验证。[结果]仿真结果表明,与“帆–舵”分离的PID轨迹跟踪控制方法相比,所提出的无人帆船“帆–舵”联合MPC控制方法更便于添加约束条件,其在风向变化的情况下能以更小的轨迹跟踪误差来更快地收敛于指定轨迹,且其可以实现逆风折线航行。[结论]研究成果可为无人帆船的帆、舵控制提供新的思路,提高其轨迹跟踪能力,进一步为无人帆船与AUV的高效协同作业提供技术保障。     

如何选择龙骨型帆船

帆船所谓好坏，合不合用是关键 我们在此文中将讨论的是最常见的龙骨型帆船。所谓龙骨型帆船指的是玻璃纤维结构，备有压舱物,作为沿岸航行及越洋航行之用的帆船。讨论的目的在于帮助我们了解如何理智的选择艘重型帆船,尤其在你面对几乎完全陌生或并不熟悉的事物但又被迫做重大选择的时候。笔者以多年经验尽力搜取数据提供给大家分享,衷心地希望能对你有所帮助。     

从浑黄到碧绿

“在大海中，只有帆船能到达你想去的任何地方”，一次偶得的帆船巡航，让我真正体会了帆船的行无疆。九龙山至舟山花鸟岛往返，三天两夜的航行，跃上我的远航新高度，也读懂了航行的意义。     

无人帆船自主避障算法

针对无人帆船短途航行的避障需求构建了无人帆船自主避障系统，提出了基于A*的帆船避障路径规划算法以及基于LOS的帆船循迹控制算法。案例帆船的仿真测试和航行测试均成功实现多个障碍物场景下的自主避障航行，较为充分地证明了方法的可行性与实时性，对无人帆船应用具有重要意义。     

苏联帆船第一次环球航行

“我们已经到达了圣克鲁斯德特内里费港,全体船员和帆船一切正常,作短暂停留后我们继续航行。涅米洛夫船长。”这封无线电报是10月17日从“伊卡尔”号帆船上发来的。这艘帆船已经航行了1个月零8天。1987年9月9日,在尼古拉耶夫船舶学院帆船俱乐部的码头上,苏联第一艘环球旅行的帆船开始了它的航程。当然,不明缘由的人们觉得,这有什么大惊小怪的呢。但是,在十月革命胜利以后的年月里,竟没有一艘苏联帆船参加过环球航行。人们只在报纸、广播、电视中了解到保加利亚、波兰、匈牙利的帆船运动员     

小型无人帆船Z形操纵性能预测分析

[目的]无人帆船的操纵性预测对实现智能循迹航行具有关键性的作用。为了研究舵角与船体运动之间的关系,实现对操纵性的准确预测,[方法]采用数值模拟方法,系统研究无人帆船船—舵斜航粘性流场模型及其水动力特性,在对船—舵系统的水动力特性进行仿真前,分别对船体、敞水舵的数值计算结果与理论方法予以初步验证;然后,在此基础上实现无人帆船船—舵斜航粘性流场的数值计算;最后,利用MMG分离建模方法建立帆船的操纵运动模型,采用四阶龙格—库塔方法对微分方程进行求解,通过模拟船舶Z字形航行来分析船舵对船体操纵性的影响。[结果]结果表明,应用CFD方法预报船体操纵性可行。[结论]船体的操纵性能可以适用于规定工况下无人帆船的安全航行。     

争创环球航行新纪录

近几年来,促使许多船只进行环球航行的原因既不是战争,也不是商业贸易,而是3艘不起眼的小船打破了儒勒·凡尔纳在1873年出版的小说《80天环游地球》中主人公菲利斯福克创造的环球航行记录。 这3艘船都是帆船,其目的是竞争刻有儒勒·凡尔纳姓名的胜利纪念品。“Spot-Elec”号帆船创造了最高记录。1997年,这艘船仅用71天的时间,就完成了经由南美洲最南端合恩角所作的环球航行。这一成绩足以证明,高性能的现代帆船完全有能力在外海进行持续的高速航行。     

国际视野中的广东帆船

1904年中国第一次组团参加了在美国圣路易斯举行的世博会,随后在1905年参加了在比利时列日举办的世博会。中国展品中有中国工匠制作的广东帆船模型,这些一百多年前的船模现在成为了宝贵的历史文物。本文以这些广东帆船模型和曾经跨越太平洋、大西洋航行到欧美的广东船,以及清朝中后期从广州口岸出口的外销画和西方人在1874年撰写的出版物上的影像图片为依据,介绍了广东船在西方人眼中的印象,阐述了广东船在世界上的广泛影响。本文还探讨了中西方在造船技术上的交融及其在广东船上的体现。     

基于模糊综合评价的帆船行驶最优路径规划方法

路径规划是帆船比赛取胜的重要环节。综合栅格法和模糊概念,提出了基于模糊综合评价的帆船行驶最优路径规划方法。该方法采用栅格法建立帆船航行的二维平面信息,以模糊逻辑为基础,结合帆船的运动信息建立帆船在运动平面上的二维隶属函数模型,并采用模糊综合评价思想,综合考虑行驶速度和接近目标2个因素建立综合评价函数,进行行驶方向决策。利用宽度优先搜索算法实现全局最优路径搜索。仿真结果证明,该路径规划方法能够取得较好的规划结果,对指导帆船运动员进行科学训练有很好的应用价值。     

无人帆船短途路径规划研究

针对无人帆船短途路径规划问题提出速度最优法,并与传统的A*算法进行对比研究。两种方法的模拟计算结果对比,证明了速度最优法在短途路径规划的合理性,在逆风工况和风场变化频繁条件下明显优于传统A*算法。进一步的帆船模型湖上试验结果验证了速度最优法的实时性,与自动循迹控制程序具有良好的匹配性,可以满足无人帆船的短途航行要求。     

郭川:伟大船长孤帆等待

正作为"中国职业帆船第一人",郭川在国际知名帆船赛事中获得诸多"第一",如"第一位完成沃尔沃环球帆船赛的亚洲人"、"第一位单人帆船跨越英吉利海峡的中国人","第一个成就单人不间断环球航行伟业的中国人",同时创造国际帆联认可的40英尺级帆船单人不间断环球航行世界纪录。北京时间2016年10月25日15时"中国航海第一人"郭川在夏威夷附近海域失联。     

急救课堂（一）

很多情况下，在游艇／帆船上发生的伤病大多数是小割伤、撞伤，或靠一剂晕船药就能解决。但是，有些信流是必须实施急救措施和靠岸救援的。在本期杂志中，我们会为你介绍出航前的准备措施及在航行过程中遇到最常见的“感觉恶心、受冷及受热”情况下的应对方法。     

帆船赛赛前集训营（一）——比赛线路与规则

如果自驾帆船航行已经不能满足你征服大海的欲望，不如来参加一场高手云集、精彩刺激的帆船赛，更能激发你对帆船运动的热爱。不过，参赛前快来赛前集训营看看，你要学的还真不少。     

曹峰和他的三维船

“痛并快乐着”--起初的业余爱好到现在的帆船套材专业开发者，其中的辛苦也只有曹峰自己知道。喜欢帆船，已经有很多年了，2004年，他注册了航海模型制作港，结识了很多同好，通过网络，对于帆船和帆船模型的制作有了深入的了解，总算是入行了。     

人物

郭川获亚洲帆船特别贡献奖 中国职业航海家郭川近日被摩纳哥游艇俱乐部授予“亚洲帆船特别贡献奖”，以表彰他环球不间断航行的壮举以及为在中国推广帆船运动作出的贡献。     

翼帆船模型

搞过航空模型的都知道,水平放置的机翼能产生垂直的升力。那么,垂直安装的机翼就能产生水平的拉力。翼帆船模型就是依照这一原理设计、行驶的。它是航空模型与航海模型的巧妙结合。比一般帆船模型容易掌握,性能足以和优秀的自航式帆船模型相抗衡。 因其同时具有飞机模型和舰船模型的一些特点,制作时翼帆与船体尽量分工完成。 一艘自航式翼帆模型通常由两大部分构成。下面分别予以介绍。 一、翼帆——安定面 整个翼帆——安定面象一架侧置的模型飞机。它是产生水平拉力的关键系统。 翼帆就是机翼。总长1.2m,翼弦0.21m,选用略加修改的“MVA-301”翼型,它的升阻比和强度都较大。     

才·布里斯和BT环球帆船挑战赛

9月10日,12艘帆船从英格兰的南安普顿港起锚,开始2万6千海里的环球航行比赛。这些帆船的规格完全相同,驾驶它们的船员们则都是业余水手。另外,大多数环球航行都是由西向东行进,以便顺应和利用西风带上的风向和洋流,而这项比赛的路线则恰恰相反:由东向西。这     

基于速度选择切换型视线法的无人帆船循迹航行

[目的]风帆的力矩以及海浪作用会造成帆船相比其他形式的动力船舶更容易偏离期望轨迹,这便要求无人帆船的循迹航行算法具有较强的抗干扰能力。[方法]对实船进行等比例建模并通过VPP速度预测程序获得帆船在不同航向下的较大速度,提出一种无人帆船速度选择切换型视线法,在保证无人帆船依靠风力获取速度的同时,再利用切换型视线法使无人帆船的航向角收敛于期望航向角,从而使无人帆船可以快速不断地驶向期望航向点。[结果]Matlab对比仿真研究表明,速度选择型视线法具有偏航误差小、抗干扰能力强且收敛速度较快的优点。[结论]无人帆船在不同风向下的湖上试验验证了速度选择型视线法的可行性,结果具有一定的工程应用价值。     

目击

世界最古老的帆船赛之一 在最适合帆船航行的夏季，新港都会涌现出众参多爱好帆船的人们，当然吸引他们到此的，更是为观赏或参加一年一度的纽约游艇俱乐部年度帆船赛事。     

段文菲:我想驾船游世界

如果完成赛事,她将成为克利伯史上最年轻的中国籍船员。年仅22岁的段文菲,正一路欢歌,在实现帆船航海梦的旅程中愈行愈远。有朝一日驾帆船航行世界,是她最大的梦想。