简易船舶自动舵模拟实验平台的设计

为检测实船环境中自动舵的性能,设计简易船舶自动舵模拟实验平台,包括模拟舵机系统和模拟船体系统,解决了实验室环境下自动舵因缺少真实舵角反馈信号和真实航向反馈信号而无法正常运转的问题.     

磁角度传感器在舵角采集中的应用

舵角采集是现代自动舵控制系统中的重要组成部分。针对传统舵机控制系统中舵角的模拟采集存在的精度,成本等问题,提出了采用AS5040对舵角进行数字采集。通过对磁角度传感器AS5040的工作原理分析,介绍了其在舵角反馈机构中的应用及软、硬件设计。相对传统的角度采集方式,采用AS5040对角度进行数字化采集的方式能够克服模拟信号的不稳定性。同时由于获得的角度信号是数字量,可以确保其与数字电路进行无缝链接,避开了模拟信号中间复杂的A/D采样过程。且AS5040成本低廉,可以更加广泛应用。     

全回转推进器舵角反馈装置结构及问题的分析

为了提高全回转推进器舵角控制系统的精度和可靠性,首先分析了蜗轮蜗杆转舵和回转支承转舵的舵角反馈装置的工作原理和结构特点,并提出了提高反馈精度、降低成本的方法;其次指出舵角反馈装置调试运行中的常见问题,找出问题原因并提出解决问题的措施,从而提高设计人员、调试维修人员的工作效率.     

船舶自动舵陆上仿真系统的研制

介绍一种新颖的自动舵陆上仿真系统的设计方案、功能、特点及软件的设计特点,该系统采用数字模拟与物理模拟相结合的方法,解决了自动舵的陆上闭环工作及航向、舵角、航迹的动态仿真难题。     

简易式舵角指示器

本舵角指示器是一种简易的直流电阻式舵角指示装置。其特点是结构简单,可以应用现成的电气元件自行装配制作,而且不需要复杂的供电设备,只需一节1号干电池就可使用三个月之久。舵角指示误差约为1°,能满足中小型船舶的使用要求。因此,已为很多设计、使用部门和船厂所采用。此种舵角指示器自一九六二年经实船安装使用以来,效果良好,目前已在     

基于舵角信息的航向修正和横漂速度估计算法研究

阐述了舰船在机动情况时舵角反馈信号对航向精度的提高以及对横漂速度的估计作用,结合舰船的运动模型和航向角H与舵角β的关系模型,考虑横漂速度对舰位的影响,引入舵角反馈信息,建立了有舵角反馈信息参与的kal-man滤波模型,并利用Matlab软件将有/无舵角信息参与的kalman滤波模型进行了比较,结果显示有舵角信息参与的kal-man滤波模型效果较好。     

基于升摇效果分析新型船舶舵减摇潜力

为探究某新型船舶的舵减摇潜力,将该船舶的实际船体参数引入到船舶运动模型中,通过建立的Matlab仿真平台进行模拟仿真,观察船舶在不考虑海浪等环境干扰情况下,不同摆舵幅度和操舵频率对船舶横摇角的影响。根据横摇角的变化特点设计实验方案,探究该新型船舶在舵速限制下能产生的最大横摇角,分析船舶具备的舵减摇潜力。根据实验可知,通过合理的操舵策略,该船舶能够产生较大的横摇角,具备较好的舵减摇潜力。     

基于LabVIEW的模拟舵角指示表设计

为了能够准确仿真出船舶随动舵的舵角指示,提出基于LabVIEW技术采集旋转编码器信号的方法,并给出相应的硬件和软件实现方案,实践表明,该设计具有测量精度高、开发周期短、成本低、可靠性强的优势。     

船舶矢量舵减横摇控制系统

针对未加装减摇装置系统的船舶的横摇运动问题,本文提出由舵和翼舵构成2个相对独立的矢量控制面减横摇稳定控制系统,建立了矢量舵控制力矩和扭矩与舵角、翼舵角的m阶回归模型,给出了拟合精度。设计了系统μ-鲁棒控制器,本系统能量最小指标下设计了基于改进遗传算法的舵角/翼舵角智能协调决策器。仿真结果表明,在保证航向控制精度同时,矢量舵减横摇μ-鲁棒控制系统能有效减小横摇,降低系统能耗,且增强了抗系统参数摄动的鲁棒性。     

基于CFD的高效舵多方案优化设计

为了提高某型船的操纵性,以提高升力系数为目标,综合考虑布置、强度和可加工性因素,对其舵系进行优化设计;应用CFD方法,模拟舵系在不同攻角下的三维流场,分析翼型最大厚度位置、加装制流板措施以及随边高效化设计对舵效的影响,得到舵效较优的设计方案。在此基础上,通过模型试验对比优化前后的舵系水动力性能,结果表明,采用高效能措施设计得到的舵系,在相同舵角下具有较高的升力系数。     

船舶变频液压舵机控制策略研究

针对船舶变频液压舵机系统存在控制死区、响应速度慢、负载影响大等特点,采用解析法与实验法相结合,获得变频液压舵机系统数学模型;采用死区补偿电压解决变频电机转速稳态误差问题;采用Z-N控制参数整定方法,确定变频电机转速PID控制参数初值。建立舵机液压模拟加载系统,实现水动力负载、周期性海浪负载和随机冲击负载的模拟。提出舵角控制采用分段控制策略,小偏差采用模糊自适应PID控制,控制算法中引入舵机负载变化因素。结果表明:该控制策略能有效抑制负载引起的舵角扰动,提高系统动态特性和鲁棒性,实现舵角快速、稳定的控制。     

基于SD卡舰舵参数采集传输系统设计

针对目前VDR中舰舵参数的提取困难问题,设计一种以C8051F500单片机为主控制器,SD卡为安全存储介质,GPRS-DTU为传输设备的采集传输系统,实现对舰船自动舵的航向、舵角、位置等参数的采集、存储和传输,为舰船运动模型参数辨识提供实验依据,并能优化自动舵的控制率。     

基于ARM的中小型船舶自动舵电控系统设计

目前,我国大部分中小型船上的自动舵均通过机械结构和模拟电路实现,线路复杂,稳定性和操纵性较差,急需更新换代.为此采用ARM嵌入式处理器作为控制器实现中小型船舶自动舵电控系统的设计,分析了系统的工作原理、硬件构成和控制策略,并进行了软件设计.该系统设计功能全面,性能稳定,成本低廉,能满足造价不高的中小型船舶对自动舵系统的要求.     

模拟舵装置加载系统水动力矩模拟的改进设计

舵的负载主要是水动力负载。平衡舵的水动力负载既可能是阻力矩也可能是动力矩。为研究和测试平衡舵系统的性能,模拟液压舵装置的加载系统应该可以模拟水动力矩作为阻力矩和动力矩等两种情况。合理设计液压加载系统,可以实现模拟液压舵装置的水动力矩任意模拟加载。     

X舵潜艇等效舵角转换装置设计与仿真分析

针对X舵潜艇人工操舵不直观这一现象,提出了等效舵角转换设计思想,给出了X舵一十字舵等效舵角转换数学模型,并对X舵潜艇等效舵角转换装置进行了设计研究.在等效舵角转换数学模型基础上编制了X舵潜艇集中控制操舵系统软件并进行了仿真分析.     

基于硬件在环的舵鳍联合减摇实验系统设计

针对在实验室条件下如何验证船舶舵鳍联合减摇控制器性能和效果的问题,设计并构建基于Matlab/Simulink环境下的硬件在环仿真实验系统。该系统采用实际装备中的控制器,并在控制器中编写船舶航迹保持控制算法及舵鳍联合减摇的最优控制算法,利用实际的物理信号进行实时通信,完成半实物仿真实验,结果表明,该实验系统能够实现舵鳍联合减摇的模拟仿真,舵鳍联合减摇控制算法有效可行。     

艇尾共翼型舵水动力和尾流场特征的数值计算研究

为了研究共翼和非共翼两种方式的舵翼操纵面在艇体影响下的水动力性能和尾流场品质,对SUBOFF潜艇标准模型的尾部水平操纵面分别进行了共翼型设计和非共翼型设计,并采用数值模拟方法,计算了两种操纵面产生的艇体水动力和尾流特征。对比分析结果表明:舵角小于10°时,采用共翼型舵的艇体俯仰力矩和潜艇总垂向力比非共翼型增大30%以上;舵角大于10°后,随着舵角增大水动力优势减小,25°舵角时水动力性能基本相当。共翼型舵能够明显消减舵翼结合部涡流,可以增大舵后尾流低速区流体的速度,提高潜艇尾流场品质。采用共翼型舵的尾操纵面设计方式,对于提高潜艇操纵性水动力、改善潜艇尾流区流场品质都能起到积极效果。     

X舵潜艇等效舵角转换装置设计研究

针对X舵潜艇人工操舵不直观这一现象，提出了等效舵角转换设计思想，给出了X舵与十字舵等效舵角转换数学模型，并对X舵潜艇等效舵角转换装置进行了设计研究。     

基于角速度和加速度校正的全回转推进器舵角控制策略

全回转推进器是实现船舶动力定位的核心设备,其舵角调整的响应速度成为影响船舶动力定位性能及定位精度的关键参数之一。文章通过对舵角控制系统的数学建模分析和动态特性评估,提出了一种基于角速度和加速度校正的舵角控制策略,并进行仿真实验,系统稳定,验证了该策略的可行性。     

基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器设计

为解决传统舵减横摇PID控制器在外界环境变化时,控制参数不能实时调节,导致减摇效率降低的问题,将细菌觅食算法(BFO)与传统的PID控制结合,设计基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器(BFO-PID控制器),将船舶的实际船体参数引入到船舶横摇运动控制系统中,通过仿真实验对比船舶在加入BFO-PID控制器前后船舶横摇角的变化,分析改进后的控制器对该型船舶舵减横摇的适用性,实验表明,运用改进后的舵减摇控制器,船舶在不同遭遇角下均具有较好的舵减摇效率,证明控制器改进的有效性,细菌觅食算法提高了舵减摇控制器的鲁棒性。