舰船动力系统配置方案可行性分析方法

针对舰船动力系统方案论证中的实际问题,提出了基于最大航速下需求功率的舰船动力系统方案可行性分析方法。该方法以舰船综合模型为依据,以最大航速这一基本的作战需求为出发点,将舰船最大航速下的需求功率与动力系统的总功率进行比较,对方案可行性进行分析。案例应用结果表明了该方法的有效性。该方法为舰船动力系统方案论证提供了一种新的研究思路,有助于提高动力系统方案论证的可信度。     

浅水航道舰船水压场理论解及其计算

基于浅水波动势流理论,建立亚临界航速和线性跨临界航速浅水波动控制方程。基于薄船假定,利用傅里叶积分变换法获得浅水航道舰船水压场理论解。通过数值求解,分析舰船航速、水深、航道宽度、色散效应对舰船水压场特性的影响,并与源汇分布法计算结果进行对比,验证所建立的浅水航道舰船水压场数学模型和计算方法的正确性与有效性。     

提高直升机起降海情的频域时域综合预报模式

突破舰船耐波性预报领域里极短期预报用时域分析法、短期预报用频域分析法的框架，从舰船实际运行需求出发，以风浪中预报舰载直升机安全起降时机为例，提出了先用频域分析法优选舰船在风浪中航向航速，再用时域预报方法，准确求出该航向航速上适于直升机起降的时刻，从而使舰—机组合能在较高海情下作业，井为舰船耐波性研究拓宽了领域。     

一种舰船实际航速的计算方法

在舰船航线设计、舰船机动等领域,舰船在不同海况下沿不同航向航行的实际航速计算都是一个关键性问题。在近岸、近海区域,舰船实际航速的计算涉及到海流计算、舰船在风浪中的失速计算、浅水失速计算等多个方面。本文通过分析影响航速计算的主要因素,给出了适用于舰船实际航速计算的具体模式。     

基于规范载荷的舰船设计海况等级确定方法

针对军用规范载荷难以给出舰船设计海况等级的问题,本文通过三维时域非线性水弹性理论分析了舰船在典型航速、不同海况下的波浪载荷极值与规范载荷之间的对应关系,进而提出了一种明确舰船设计海况等级的方法。以某型舰船为例,基于该方法确定了该型舰船的设计海况等级。研究成果表明：该方法可有效明确舰船规范载荷对应下的设计海况等级,在一定程度上为舰船的安全使用提供参考。     

基于规范载荷的舰船设计海况等级确定方法

针对军用规范载荷难以给出舰船设计海况等级的问题,根据三维时域非线性水弹性理论分析舰船在典型航速、不同海况下的波浪载荷极值与规范载荷之间的对应关系,进而提出一种确定舰船设计海况等级的方法。以某型舰船为例,基于该方法确定该型舰船的设计海况等级。研究成果表明:采用该方法可有效确定舰船规范载荷对应的设计海况等级,在一定程度上为舰船的安全运行提供参考。     

排水型水面舰船尾板参数优化设计

[目的]尾板设计一般追求高速减阻,对于同时以巡航和设计航速为优化目标的水面舰船尾板设计,其航速覆盖范围广,需重点对尾板参数的选取予以研究。[方法]采用计及航行姿态的粘性兴波流场数值模拟与模型试验验证相结合的设计方法,开展尾板多工况参数化优化设计。通过多方案数值仿真与阻力、自航模型试验的对比分析,总结得出尾板长度和下反角对于排水型水面舰船巡航和设计航速减阻节能的影响规律,并对CFD数值模拟结果的有效性进行初步的分析验证。[结果]结果表明,通过对尾板参数的优化,巡航航速约可节能3%,设计航速约可节能5%,达到了巡航和最大航速同时实现减阻节能的设计目标。[结论]所做研究可为后续排水型水面舰船尾板参数的优化设计提供理论支撑。     

浅水超临界航速舰船水压场数值计算

文章基于浅水波动势流理论和薄船假定,建立了浅水超临界航速舰船水压场理论模型。采用有限差分方法,对不同宽度航道下浅水超临界航速舰船水压场进行了数值计算。分析了航道岸壁、水深佛鲁德数、色散效应对舰船水压场的影响。通过与傅里叶积分变换法以及实验结果进行比对,表明了所建立的舰船水压场理论模型与计算方法吻合得较好。     

浅水低速舰船通过雷区危险航速的预报模型

根据舰船水压场与航速关系密切的特点,可通过限速航行以实现舰船自身防护安全通过水压水雷区.在浅水、薄船、线性兴波条件下,将舰船水压场计算公式具体应用到舰船通过雷区危险航速的预报中,针对不同水压水雷的引信动作参数,建立了危险航速预报模型,实验结果与预报结果吻合良好.为方便实用,编制了人机交互界面软件,能实时、快捷地进行危险航速预报.预报模型和软件可为战时舰船安全通过雷区提供参考依据.     

一种基于舰船磁场的神经网络识别模型

为获得更为精确的识别结果,需要对舰船三轴磁场之间的相关性研究并进行融合。本文提出了一种将神经网络数据融合技术应用于舰船目标识别的模型,分析了舰船三个方向磁场的通过特性以及它们之间的相关性,并利用神经网络数据融合技术实现对舰船目标航速、横距和船型的模式识别。经过实测数据验证,该识别模型对舰船目标具有较高的检测概率。     

船舶航向PID型模糊控制器研究

航速变化及由此引起的干扰使得船舶航向控制较为困难。基于常规max-min型Mamdani模糊控制器(fuzzy controller,FC),再增加积分项,将PD型模糊控制器与PI型模糊控制器相并联,构造了一种新的船舶航向PID型模糊控制器。该模糊控制器充分利用了常规PID控制器的设计经验来调节参数。不同航速下的5 446TEU集装箱船及"育龙"号实习船模型仿真结果表明,与常规PID控制器和模糊控制器的效果相比,不但航向设定值跟踪控制性能得到了保证,还具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于线性插值方法的模糊型船舶自动驾驶仪的研究

本文基于对常规船舶自动驾驶仪存在缺陷的分析,提出了一种基于线性插值模糊控制和Bang-Bang控制相结合的控制系统,使模糊控制输出连续变化,提高了模糊控制系统的精度.通过常规模糊型船舶自动驾驶仪与改进后的模糊型船舶自动驾驶仪性能的比较,表明本文所提出的方法是行之有效的.     

船舶力控减摇鳍模糊控制器设计及稳定性分析

建立了船舶力控减摇鳍控制系统的T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型.根据输入采用标准模糊分划的模糊控制系统的定义和性质,通过构建分段光滑的Lyapunov函数提出了一个新的判定闭环T-S模糊控制系统稳定性的充分条件.该方法只需在各最大交叠规则组内分别寻找公共的正定矩阵,减小了以往稳定性判定方法的保守性和难度.在此基础上利用并行分布补偿(PDC)原理,进一步探讨了T-S模糊控制器的系统化设计方法,并具体设计了一种船舶力控减摇鳍的模糊控制器.计算机仿真结果验证了本文模糊控制器设计方法的有效性.     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

舰船航行中汽轮主机工况变化频繁，且经常大幅度操纵改变转速给定值，常规PID转速控制效果不理想。本文引入模糊自适应PID算法，并在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器设计的基础上，在AMESim和MATLAB环境中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模，搭建HIL系统，验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制性能并与常规PID控制进行比较，结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性，可显著减小汽轮主机转速调节的超调和震荡。     

基于DHGF法的船舶操纵性综合评价

在深入研究船舶的操纵性能的特点和各种系统评价方法的基础上,提出一种使用方便且行之有效的船舶操纵性能的综合评价方法。首先,在船舶固有操纵性基础上,建立了操纵性的指标体系。在深入研究Delphi法、层次分析法（AHP）、灰色关联度法以及模糊综合分析法的基础之上,提出DHGF集成法,阐述了该方法的构造原理和计算步骤。最后,将DHGF理论应用于船舶操纵性评价的实践中,得出船舶操纵性评价的结果与实际情况相同。提出DHGF集成法不仅在理论上具有优越性、科学性,在应用中也具有可靠性和可操作性,从而对工程上船舶的操纵性评价具有一定参考价值。     

基于T-S模糊模型的船舶推进系统故障诊断研究

基于船舶推进系统基准(SPSB)测试平台,建立了船舶推进控制系统的T-S模糊模型,结合满意控制理论,通过模糊化与反模糊化将船舶推进系统分成多个局部子系统,给出了各局部子系统在执行器恒偏差故障下,满足多个性能指标约束的故障诊断观测器设计方法。利用Simulink工具箱建立了仿真模型,验证了船舶推进控制系统多性能指标约束下故障诊断观测器的正确性与有效性,为船舶推进系统的故障诊断提供了新的思路。     

基于RBF网络和遗传优化的船舶操纵模糊控制器

设计了一种基于RBF网络和遗传优化的船舶操纵模糊控制器。首先讨论了传统模糊控制器应用于船舶操纵控制的不足，然后根据模糊系统在特定情况下与RBF网络具有等价关系的特点，采用具有加权平均输出的RBF网络构造了一个船舶操纵模糊控制器，有效地消除了小偏差范围的舵角抖动现象。在此基础上，根据船舶操纵的特点提出了一种尺度变换因子的自整定方法，并采用遗传算法对自整定过程中的可变参数进行优化，以使控制器能够适应实时控制过程中的时变性和不确定性，保持良好的控制性能。最后针对某大型船舶的非线性模型，采用Matlab 6．1的Simulink工具进行了转艏操纵仿真试验，获得了满意结果。     

基于FSMC的SAPF应用于船舶电网谐波抑制技术的仿真研究

为避免强非线性负载导致的谐波污染对船舶电网可靠运行的危害,提出采用基于模糊滑模控制(FSMC)的并联型有源电力滤波器(SAPF)抑制船舶电网的谐波。在分析船舶电网谐波成分的基础上,采用改进的Ip-Iq法实现谐波电流的实时检测,并针对强非线性负载的瞬变特征,将模糊滑模控制理论引入到SAPF的电流跟踪控制,最终通过向电网注入补偿电流的方式实现对谐波电流的抑制。仿真结果表明,基于FSMC的SAPF技术对船舶电网的谐波抑制效果良好,使电网谐波电流达到相关谐波标准要求。     

模糊切换型船舶运动PID控制器

航向改变时船舶航迹变化过程可以分为瞬态区域和稳态区域。根据不同区域中不同的性能指标,提出了一种把常规PID和TS-PID模糊控制器以模糊切换方式相结合的模糊切换型PID控制方法。该方法集成了常用PID和模糊PID控制方式的优势并弥补了各自的不足,模糊切换方式实现了二种控制器之间的平滑切换。应用钝性定理证明了二阶Nomoto船舶模型的切换型PID控制系统的输入、输出稳定性,并用遗传算法优化控制器参数。与模糊PID控制器的对比仿真实验,表明所提出的方法可以有效提高船舶运动控制的各项性能指标。     

基于遗传算法的模糊控制型船舶自动驾驶仪研究

该文分析了常规船舶自动驾驶仪存在的缺陷,针对船舶操作这种非线性、时变参数的控制对象,提出了一种基于遗传算法的模糊控制型和Bang—Bang控制相结合的控制系统,提高了模糊控制系统的精度;最后,通过仿真将模糊型船舶自动驾驶仪与基于遗传算法的模糊控制型船舶自动驾驶仪的性能作了比较,结果表明该文所提出的方法控制性能良好。