基于BP和LSTM组合优化的船舶升沉运动预测

预测船舶升沉运动有助于增强波浪补偿系统的补偿效果,解决补偿系统滞后问题。为提高预测模型的预测精度,提出一种基于误差反向传播（BP）神经网络和长短时记忆（LSTM）神经网络组合优化的船舶升沉运动预测方法。以采用计算流体动力学（CFD）方法获取的船舶在规则波浪作用下的升沉运动和在突发性干扰下的升沉运动为对象,基于PYTORCH框架和LINGO软件,建立以加权方式组合优化BP神经网络和LSTM神经网络的预测模型。研究结果表明,无论是船舶在规则波浪作用下的升沉运动,还是船舶在突发性干扰下的升沉运动,BP-LSTM组合模型的预测精度均高于BP神经网络和LSTM神经网络,有助于提高补偿精度。     

差分方程在船舶电液比例阀控缸机构建模方法

为了克服海洋环境中巨型波浪的恶劣环境,需要为船舶配备升沉运动补偿系统。当前船舶通用的补偿系统是基于一定的控制算法控制液压系统进行广义补偿,使得平台的广义升沉运动大幅度下降,并消除或减弱由波浪引起的船舶横向摇动和纵向摇动。本文主要使用电液比例原理建立电液比例阀控缸机构模型以及升沉补偿系统的数学模型,并用系统识别技术建立了差分方程模型。通过各机构相互的位移及受力模型,解决了船舶升沉补偿系统滞后大、惯性大的问题。     

二次调节波浪升沉补偿液压系统设计

为实现二次调节技术在波浪升沉补偿起重机的应用,分析二次调节升沉补偿原理,提出一种液压系统关键参数设计计算方法,并根据该方法设计出波浪升沉补偿起重机工程样机,样机试验结果表明,针对陆上模拟波浪升沉信号输入,最大位置补偿精度偏差小于10%;相同补偿波浪升沉参数下,负载增加会导致位置补偿精度下降。     

基于惯性测量和卡尔曼多步观测器的船舶升沉运动测量方法

为了得到精确的船舶升沉运动信息,解决升沉加速度二次积分后的漂移和相位超前现象,基于卡尔曼滤波算法建立船舶升沉运动的多步观测模型,提出一种基于惯性测量和卡尔曼多步观测器的船舶升沉运动测量方法。首先,升沉平台模拟船舶升沉运动,使用惯性测量元件采集升沉加速度,经过滤波二次积分得到升沉位移。然后,对升沉加速度进行误差分析,运用升沉位移与升沉加速度的关系建立船舶升沉运动的状态空间模型并利用状态转移矩阵进行多步观测,消除升沉位移的漂移和延时。实验结果表明,本文所提出的测量方法可以解决不同幅值船舶运动中的偏移和相位超前问题,测量误差在0.01 m之内,体现了测量的精确性。     

深水勘察船提取设备波浪补偿系统研究

为减小深水勘察船在勘察作业时受风浪的摇摆和升沉运动对基盘提取设备的影响,根据对3000m深水勘察船工况和结构参数要求的分析、计算,研制了深水勘察船基盘提取设备波浪补偿系统。应用Simulink动态系统的建模仿真功能对该补偿系统进行建模与仿真分析,得出波浪补偿系统位移响应仿真曲线,由仿真曲线可知系统运动范围明显减小,基本能实现基盘的补偿控制,从而降低了船舶的升沉运动对基盘的影响。     

基于混沌理论和改进极限学习机的船舶升沉预报

船舶升沉运动预报是主动升沉补偿系统中的重要组成部分.为了满足船舶升沉运动预测的实时性和准确性要求,本文提出了一种混沌理论与增强搜索极限学习机相结合的混合方法(CES-ELM).在混沌动力系统相空间重构的基础上,采用基于误差最小化的方法生成ELM隐藏节点并不断更新权值;利用优化后的模型参数建立船舶运动预测模型.不同海况下的仿真结果表明,该方法的预测平均绝对百分误差小于10％,与传统的ELM和LSSVM模型相比,该模型能有效提高预测精度和鲁棒性.     

基于混沌理论和改进极限学习机的船舶升沉预报（英文）

船舶升沉运动预报是主动升沉补偿系统中的重要组成部分。为了满足船舶升沉运动预测的实时性和准确性要求,本文提出了一种混沌理论与增强搜索极限学习机相结合的混合方法(CES-ELM)。在混沌动力系统相空间重构的基础上,采用基于误差最小化的方法生成ELM隐藏节点并不断更新权值;利用优化后的模型参数建立船舶运动预测模型。不同海况下的仿真结果表明,该方法的预测平均绝对百分误差小于10%,与传统的ELM和LSSVM模型相比,该模型能有效提高预测精度和鲁棒性。     

一种主动升沉波浪补偿控制系统研究

随着现代海洋资源的开发,各种带波浪补偿功能的离岸起重机大量应用于海上补给、海洋钻井、深海探测与设备安装等领域。通过设计一种基于船体升沉运动的历史数据,对船体升沉运动进行极短周期的预报,然后基于该预报结果,将钢丝绳弹性与系统阻尼等因素纳入考虑范围,设计前馈反馈复合控制算法,通过仿真验证了该设计方案能够实现对负载运动的主动补偿。     

新型升沉补偿试验系统的仿真设计

为能更准确地对波浪升沉补偿系统进行研究,设计一种基于数字液压技术的新型试验系统,采用Stewart平台结构模拟船舶的六自由度运动,以数字液压缸作为驱动器对重物升沉进行补偿。在LabVIEW仿真环境下运用广义预测与PID控制策略,实现了对升沉补偿试验系统的设计。结果表明,该系统仿真相似度高,方便取得各种工况下的试验数据。     

波浪运动补偿平台广义升沉位移的实时预报

具有波浪运动补偿功能的稳定平台可有效减少船舶在风浪中的摇摆和升沉运动对某些海上作业和设备的影响.为了有效地进行波浪运动补偿,需要对该平台的广义升沉位移(横摇、纵摇以及升沉的耦合作用结果)进行极短时预报.本文采用时间序列分析理论中的自回归(AR)模型作为预报模型,对波浪运动补偿平台的广义升沉位移进行极短时预报.在以往的研究中,通常采用递推最小二乘法AR模型进行在线参数估计.但是采用递推最小二乘法进行参数估计容易引起参数爆发,从而影响AR模型的稳定性.针对该问题,本文采用阻尼递推最小二乘法对AR模型进行在线参数估计,并结合实验获得的平台控制点的广义升沉位移数据进行实时建模预报.仿真结果表明,采用阻尼递推最小二乘法进行参数估计能抑制参数爆发,并能提高AR模型实时预报精度.     

升船机船厢出入水中间渠道内水力特性试验

船厢出入水在中间渠道内产生非恒定波流,属于浅水长波,在其未反射之前具有引航道的水力特性;反射以后形成往复的振荡波;浅水长波在传播的过程中,在某种条件下也有短波现象。试验研究了船厢不同出入水速度、渠道不同宽度和水深时与渠道内水力要素的关系,同时分析了渠道内的通航条件。     

长江专用抛石工作船取、抛石系统的研究与开发

为实现航道整治工程中石料的定点抛投及精确抛投,比较分析桥式抓斗起重机和回转式抓斗起重机、升降料斗抛石装置和多节式石料输送管的特点和效率,确定长江专用抛石工作船采用桥式抓斗起重机和升降料斗抛石装置组成取、抛石系统。     

用三元超声定位检测检测两船的相对升沉速度方法

本文基于超声波测距原理和多元超声定位方法,通过设计声信标和速度检测的软硬件方案,在两船并靠利用起重机进行物资补给时对两船的相对升沉速度进行测量,解决了主动式波浪补偿技术中相对运动检测的难题。     

基于Modelica的主动波浪补偿起重机建模与仿真

为研究主动波浪补偿起重机的动态特性和起吊重物质量等关键参数对主动波浪补偿起重机性能的影响,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建二次马达、恒压变量泵、蓄能器、溢流阀和钢丝绳等模型,以构造出完整的主动波浪补偿起重机模型.对该模型进行仿真分析,结果表明:当起吊重物的质量为20t～160t时,主动波浪补偿起重机的控制效果较好;当起吊重物的质量达到200 t时,重物的补偿位移控制效果相对较差;通过调整PID控制参数可提高起重机起吊重物的质量.     

动力定位工程船波浪补偿控制原理的研究

为了突破波浪补偿技术的研发瓶颈,振华重工攻克了主动波浪技术的难点,成功设计出带有主动波浪补偿技术的克令吊,该克令吊的研发成功,对我国掌握波浪补偿技术具有重大意义。     

波浪补偿起重机基座加强结构优化设计

采用有限元法对某船波浪补偿起重机基座下两类结构加强形式在多种工况下分别进行计算,得出波浪补偿起重机基座和甲板加强结构的应力,并对计算结果进行了对比分析,给出结构加强和改进意见。     

全回转起重船多系统耦合运动响应仿真分析

根据运动学基本原理,计入船-吊物、船-锚链耦合影响以及起重船自身受到的外环境载荷,建立船舶多系统运动模型。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,对多系统耦合作用下的船舶运动进行数值分析。分别在不同的遭遇浪向角和不同的吊臂回转角下,对船舶在各自由度上的位移进行比较,得到其对船舶运动参数的影响规律。结果表明:起重船运动过程中因计入多系统耦合影响,自身运动也表现出更为符合实际的运动特性,为准确预报全回转起重船多系统的运动响应提供了更为科学的理论依据。     

岸桥CAVOTEC吊具电缆系统的技术改造

对目前岸桥上应用较多的 CAVOTEC 吊具电缆系统存在的问题进行技术改造,保证了吊具电缆与 主起升机构的同步性。     

7500t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7500t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应。计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度。     

舰船液压起重机波浪补偿消摆控制技术研究

舰船上的液压起重机工作在动态颠簸过程中,很容易受到波浪的影响造成摇摆。为此提出一种小区域分区进化算法来解决舰船液压起重机波浪补偿消摆控制问题。在控制算法中引入排挤因子,利用控制数据中的相互约束作用形成小的控制单元,以此来提高收敛的速度,维持控制过程的快速性,保证控制精度。实验表明,这种方法能够有效解决舰船液压起重机波浪补偿消摆控制问题,保证了船舶机械自动控制的准确性。