基于神经网络和最大产量估算的挖泥船横移控制

针对目前绞吸挖泥船疏浚作业依靠人工手动操作无法保持较高产量的问题，研究了影响绞吸挖泥船产量的控制参数。采用神经网络预测和最大产量估算方法，得出在不同条件下挖泥船横移控制系统的最优控制参数，同时对此控制参数进行了对比仿真试验。结果表明：在一个不含边界减速的有效横移周期内，仿真产量高于实船操作产量。该方法可为绞吸挖泥船疏浚施工中横移系统的自动控制提供理论依据与技术参考，使绞吸挖泥船可以兼顾不同的控制要求和性能限制条件，在一个横移周期内稳定输出最大产量。     

绞吸挖泥船吸扬系统数字仿真匹配计算

针对绞吸式挖泥船吸扬系统匹配选型不佳和产量预测不准等问题,利用数字仿真建模技术重构绞吸挖泥船吸扬系统的镜像数字模型。针对不同的绞吸挖泥船,通过调整模型参数可求解得到与之相对应的各子系统数字模型。在绞刀及其驱动系统中定量分析了绞刀转速、横移速度和吸口流速与泥浆比重的关系;在泥泵与管路系统中根据相似定律构建了泥泵-管路模型,研究了不同土质和泥浆浓度对泥泵扬程的影响,并求解预测出不同管道流速下的施工最佳工况点。将仿真系统应用到实验室小型疏浚平台上进行试验验证,试验结果显示数字系统能准确预测施工动态参数和产量,并能提前为施工策略提供指导性建议。     

绞吸挖泥船横移锚位对横摆速度及横移拉力的影响

针对绞吸挖泥船横移锚位对横摆速度、横移拉力的影响，推导出横摆速度关系式、横移拉力关系式，建立关于锚位坐标的分析计算模型。结合国内重型绞吸挖泥船“天鲲号”的主要尺寸及角度参数，分别计算在不同摆宽和下开锚工况条件下，绞刀横摆的线速度与横移绞车收缆速度比值关系、横摆阻力与钢丝缆拉力比值关系，分析不同摆宽锚位对横摆速度及横移拉力的影响。结果表明，尽可能下开锚施工；在摆宽较大时，适当提高倒锚频率；根据工况条件适当减小摆宽。     

基于控制图的绞吸船横移挖泥操作参数范围设定

针对施工过程中绞吸船横移速度范围难以控制的问题,以盘锦航道疏浚施工为例,采用基于控制图的分析方法,对绞吸船的横移参数进行研究.提出基于控制图的绞吸挖泥船横移挖泥操作参数范围的设定方法,并通过实例对操作过程中绞刀压力和水下泵吸入真空两个参数的范围进行设定,实现对挖泥过程中横移操作的连续质量控制.结果表明,该方法能够科学、直观地帮助操作人员掌控最佳参数范围,进而提高船舶生产率.     

基于特征模型的疏浚过程中泥浆浓度控制系统设计

为提高绞吸挖泥船的生产效率,采用自动化手段代替传统的人工操作,研究疏浚作业过程中泥浆浓度的控制方法。针对泥浆浓度过程建模困难和泥浆浓度控制系统的不确定性和时滞性等控制难点,从过程控制的需求出发,根据实船测量的数据构建泥浆浓度过程特征模型,基于该特征模型设计全系数自适应控制器,使其满足控制需求。仿真结果表明:泥浆浓度过程特征模型能较好地描述实际浓度过程,泥浆浓度全系数自适应控制器在应对施工环境变化和时滞较大的情况时能使泥浆浓度维持在期望值,具有较强的抗干扰能力和良好的跟踪性能。     

大型绞吸挖泥船可变载重力式箱形锚的研发

大型绞吸挖泥船在挖掘硬质土时,采用传统的钢制海锚作为横移锚无法提供足够的抓地力,使挖泥船绞刀挖掘力无法正常发挥。提出一种可变载重力式箱形锚作为横移锚来代替传统的钢制海锚,并以大型绞吸挖泥船“天鲸号”为例,分析可变载重力式箱形锚的结构与特点。此箱形锚的大小可根据施工水域的土质、海况及对地压力进行确定,同时调整压载铁的数量进行变载,通过箱形锚自身的重力提供足够的抓地力,可为大型绞吸挖泥船提供足够的横移拉力,大幅提高其生产率。     

绞吸挖泥船横移过程二次型最优控制

在疏浚作业过程中,挖泥船主要的作业参数是由操作人员根据自己的经验、试挖情况以及挖泥船实际作业效果灵活确定的,而疏浚操作人员的经验和理论水平也相差较大,所以手动作业的实际产量要远远低于预计产量,效率低下,作业成本偏高,作业质量较差。为了克服该缺点,本文提出了一种基于疏浚系统状态空间模型的线性二次型最优控制策略,并设计了最优控制跟踪器应用于绞吸挖泥船横移过程的控制中,该跟踪器是智能控制替代人工操作的一种有效方法。文中对应用二次型最优控制策略的效果进行了MATLAB仿真分析,仿真结果表明：采用了二次型最优控制策略后,系统稳定、响应快、滞后小,对期望输出的跟踪性好,可以应用于挖泥船疏浚作业过程中。     

基于可靠性的结构优化对绞吸船定位桩应用

移船倒桩系统的定位桩结构是大型绞吸挖泥船的重要结构,是绞吸挖泥船在海上作业的基础性定位设施。目前,国内外对移船倒桩结构系统的研究取得了一定的成果,但主要是静动力分析及安全评定方面。本文基于可靠性的结构优化设计研究,结合绞吸挖泥船的实际工作情况,建立了移船倒桩结构定位桩优化设计模型,确立了随机参数模型,以大型绞吸挖泥船移船倒桩结构为例进行了定位桩基于可靠性的优化设计。算例结果显示了基于可靠性的优化是合理且经济的。     

疏浚仿真器作业优化操作系统

为使疏浚作业仿真训练器更有利于培训疏浚专业学生和挖泥船船员掌握先进疏浚方法，达到高效作业目的。根据1750m3／h绞吸式挖泥船吸口处泥浆形成过程的数学模型，通过对计算泥浆比重及体积浓度的方法进行专门研究，采用即时交互方式，按疏浚作业优化操作步骤开发出指导性强的疏浚作业优化操作系统。     

绞吸船疏浚绞车随动控制模型设计

针对绞吸挖泥船施工过程中疏浚绞车的联动控制问题,以某2000 m3/h自航绞吸挖泥船为研究对象,建立疏浚绞车随动控制模型并进行分析计算.实船应用证明:该模型的建立避免了挖泥船在横向摆动施工过程中绞刀头缠绕起锚绞车钢丝绳的问题,且移一次锚的时间从原来的1.5 h左右缩短至40 min左右,大大提升了移锚速度,提高了生产效率.     

基于克里金法的绞吸挖泥船泥泵磨损近似模型

针对绞吸挖泥船泥泵在工作中因泥浆含固体颗粒易磨损的问题，以某绞吸挖泥船泥泵为研究对象，综合考虑泥浆特性各因素对绞吸挖泥船泥泵磨损的影响，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟对绞吸挖泥船泥泵的磨损情况进行分析，得到由泥浆成分(质量分数)和泥泵磨损构成的样本集。在此基础上，采用克里金法建立绞吸挖泥船泥泵磨损分析的近似模型，并进行近似模型的误差分析。结果表明该近似模型具有一定的精度，可在不开展CFD数值模拟的条件下对泥泵磨损进行较准确的预测，为泥泵可靠性设计提供便利。     

绞吸式挖泥船三缆定位控制系统设计

传统绞吸式挖泥船多采用钢桩系统移船定位,此方法简单方便,但只适用于浅水和小风浪区域。在深水和大风浪环境下多采用三缆定位模式进行移船定位。本文将根据三缆定位的控制要求设计一套绞吸式挖泥船三缆定位控制系统。     

绞吸式挖泥船泥浆流速和浓度率定研究

绞吸式挖泥船产量计率定作为疏浚吹填工程中的一项重要工作内容,关系到绞吸式挖泥船土方计量的准确与否。本文从目前产量计实际的率定操作过程出发,以泥浆流速和泥浆浓度为主要参数,综合分析率定过程中存在的各项误差,从实际操作层面予以改良纠正,提高率定结果的精确性,为施工单位和船舶提供准确的决策依据。     

基于PCA和RBF神经网络的绞吸挖泥船实时产量预测

绞吸挖泥船在实际作业过程中的动态特性非常复杂,影响产量的控制因素众多。若这些控制因素全部参与产量预测比较耗时。为了实时训练网络及预测产量,先对影响绞吸挖泥船产量的控制因素进行主成分分析(PCA),再根据分析结果约减控制因素;在系统仿真建模中,分别以全部因素和约减后因素作为径向基(RBF)神经网络的输入变量,以产量作为输出变量来建立绞吸挖泥船产量预测模型。结果表明,减少输入变量,不仅降低产量预测模型的复杂程度,减少神经网络计算耗时,而且能保持模型良好的预测精度,从而为施工现场的操作人员提供实时的产量参考。     

工程船舶中电液比例控制系统的改进设计

以长江及沿海航道铺排工程船(长雁1号)液压系统的工程项目为背景,在分析和研究吸扬14号绞吸式挖泥船电液比例控制系统的基础上,对原系统进行改进,不仅降低液压系统的能耗,而且还实现了对移船马达速度的准确控制,避免了移船马达速度的不稳定。     

绞吸式挖泥船泥浆管道输送系统MFAFC研究

为了得到优于绞吸式挖泥船泥浆流速的常规PID控制策略 ，本文提出了一种新型控制方案——无模型自适应前馈控制：该方案利用无模型自适应控制算法的设计仅仅依赖被控对象的输入输出、动态线性化方法、自身的时变参数并结合前馈控制算法等， 很好地解决了挖泥船泥浆管道输送系统的建模困难、非线性、大惯性、参数时变、强耦合等问题。并将其进行流速跟踪试验，算法通用性试验以及抗干扰实验，结果表明该方案具有较强的跟踪性能和较好的通用性以及鲁棒性等。最后将其与常规PID控制进行比较，得出在泥浆管道输送系统流速控制中，无模型自适应前馈控制具有较好的控制效果。针对绞吸式挖泥船泥浆管道输送系统的流速控制，此控制方案符合实际要求和创新性，并进一步为实物应用研究打下坚定的理论基础。     

模糊-PID控制在绞吸船水下泥泵自动调速中的应用

绞吸挖泥船装驳施工中，操作人员频繁调节水下泥泵电机转速以稳定管路内泥浆流速。针对这一问题，采用模糊-PID技术设计水下泥泵电机自动调速控制系统。该控制方法以流速作为自变量，以泥泵转速作为因变量，并将吸入真空、泥泵机功率及泥浆浓度作为安保条件，可以保证在装驳施工过程中泥浆流速持续维持在设定区间内。实际应用表明，模糊-PID控制在水下泥泵调速过程中具有反应快速、控制精准、鲁棒性好等特点，具有较好的推广价值。     

绞吸挖泥船的移船作业和转动作业分析

对于没有动力的工程船,其锚泊系统除了需要满足定位要求,还需要能配合使船运动.文章针对某绞吸式挖泥船,基于三维势流理论,在时域下对挖泥船的移船作业和转动作业进行分析,设计出合适的锚泊系统,保证了船舶作业的经济性,同时为工程船此类作业系统的设计提供参考.     

基于SPH方法的耙吸挖泥船艏喷过程数值仿真

艏喷是耙吸挖泥船作业的典型方式，泥浆混合物喷射轨迹和距离的分析一直是研究的热点。本文基于光滑粒子动力学（SPH）方法，在ABAQUS中建立典型耙吸挖泥船喷嘴管段模型,模拟泥浆喷射过程，并获得泥浆喷射轨迹及出口速度、泥浆散落面积等关键参数。经过与理论分析公式比较，粒子法数值模拟可以更好的描述喷射动态过程以及对管道的作用力，研究结果可以为耙吸挖泥船施工以及设计提供参考。     

绞吸式挖泥船疏浚作业仿真训练器的研制

绞吸式挖泥船疏浚作业仿真训练器以国产“1750m^3/h绞吸式挖泥船”为仿真母型船，设计，制造出与母型船架驶室内相似的操纵盘台，并采用多种先进的建模技术，建立起系统工作模型，使其能模拟实船的运行工况，有助于受训练者疏浚作业的原理及作业方法，学会对疏浚施工进行优化。