船舶姿态控制器中微型机电传感网络算法的优化研究

现代的先进船舶控制系统一般都会采用智能化的控制平台,对包括船舶姿态、导航信息和设备状态等进行全方位的控制。本文主要研究船舶姿态控制系统的工作机制,对姿态控制中所涉及的微机电传感网络进行深度的优化,通过对船舶姿态控制系统的硬件电路进行升级,使船舶能够主动适应各种复杂的航行环境,优化中采用预测控制算法,能够对船舶的状态进行实时预测,提高传感器的使用寿命,提升姿态控制系统的稳定性。最后,对此系统的相关性能进行仿真,仿真结果表明本文提出的网络优化算法性能优越。     

船舶姿态检测系统故障检测方法研究

在船舶自动化控制系统中,船舶的定位与姿态控制一直都是非常重要的组成部分。为满足上述要求,船舶动力定位与姿态控制系统应运而生,系统内部集成了GPS位置监测模块和基于传感器网络的船舶姿态控制与调整模块,这对船舶的安全航行至关重要。但其监控网络复杂,海上的工作环境也异常恶劣,易受到各种因素的干扰,从而造成故障。本文针对船舶姿态监控系统设计故障锁定和排除算法,仿真结果表明本算法能够较好的实现故障检测与预警,具有较大的实用价值。     

机动情况下组合导航系统的预测精度研究

现代的船舶导航系统能够在复杂的海洋环境中实现精确的定位和导航,但当船舶处于高速机动状态时,船舶的运动状态和姿态控制系统的精确度却没有明显改善。因此,本文结合GPS导航系统,对快速运动时的船舶定位技术进行深入研究,并结合灰色小波算法和卡尔曼滤波技术,改善船舶在高速航行时的预测精度,通过建立精准的仿真验证平台,对基于该算法的预测精度进行比较研究。实验结果表明,小波算法对原始序列算法能够有效提高系统的预测精度。     

一种船舶姿态控制系统样机方案设计

船舶在高速航行状态下的耐波性易受到波浪影响，姿态控制系统是提高船体在高速航行状态下耐波性的重要手段，论文提出一种穿浪双体船姿态控制系统样机设计方案，该系统的控制附体包括 T 型水翼和两个压浪板，控制附体均采用液压方式进行控制，并实现了样机研制，验证了方案的可行性，为船舶姿态控制系统研制提供参考。     

海港进港航道设计辅助分析系统设计与实现*

为合理确定海港进港航道设计的基本尺度,建立海港进港航道设计辅助分析系统,为设计人员提供港口服务水平、船舶等待时间等信息。充分利用网络、计算机仿真等技术,实现船舶航行作业系统仿真、影响因素分析等功能,并给出系统总体结构及类结构。应用实例表明该系统能模拟船舶航行作业过程,可有效协助设计人员优化航道设计方案。     

船舶电网系统三维点云数据聚类提取分析算法

船舶电网系统结构直接对船舶电力系统运行的稳定性和可靠性产生影响,船舶航行过程中经常出现供电不足等问题,严重威胁船舶航行安全。为解决上述问题,采用三维点云数据聚类算法对船舶电网运行状态和可靠性进行评估计算,并结合可靠性评估计算结果对船舶配电系统结构进行优化设计,将船舶电网系统中的电缆设计为环状结构辐射网,以便保障电力系统运行效果。为了对船舶电网系统三维点云数据聚类提取分析算法的准确性进行检测设计了仿真实验,实验结果证实,三维点云数据聚类提取分析算法可更好的提高船舶电力系统的运行效果,保障船舶航行安全     

基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计

为了提高船舶航行的安全性,构建船舶航行安全自动评估系统,提出基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计方法。采用航向陀螺仪、三轴磁力计等敏感传感器进行船舶航行姿态参数采集,根据采集的船舶航行姿态数据进行大数据特征重组,建立船舶航行姿态参量大数据库,设计数据访问调度和参数融合算法,进行船舶航行安全大数据信息调度和特征分析,进而实现船舶航行安全自动评估。在嵌入式ARM环境下进行系统的软件开发,实现系统优化设计。仿真结果表明,采用该系统进行船舶航行安全自动评估的准确性较好,船舶航行安全信息大数据访问调度的实时性较高。     

航行控制算法的智能评估架构设计

控制算法测试验证评估是确保智能船舶航行性能可靠性和安全性的关键。本文梳理了国内外智能评估技术的发展现状,以Transas船舶航行模拟器为船舶智能航行虚拟测试平台,进行航行控制算法测试评估。根据船舶直线段和弯曲段航行特征建立评估指标,提出航行控制算法智能评估系统的设计思路、框架结构和构建流程,初步建立虚拟仿真测试下的船舶航行控制算法智能评估体系,指出该智能评估系统所涉及的关键技术。基于以上研究,对船舶航行控制算法虚拟测试评估技术和未来改进方向进行总结。     

一种小型航行自控系统伺服执行机构设计

航行自动控制系统是降低船舶在风浪中运动响应的重要装置,而开展水池缩比船模试验是研究航行姿态控制系统有效性的重要手段.论文提出了一种适用于水池缩比船模试验的航行自动控制系统伺服执行机构设计方案,经实际水池船模试验验证,该系统能够有效满足航行自动控制系统要求,为船舶航行自动控制系统研制及试验提供参考.     

船舶动力机械螺旋桨在不同湍流的动力性能仿真

不同动力机械螺旋桨在湍流环境下进行动力性能仿真过程中,存在量化误差较大的问题,为此提出船舶动力机械螺旋桨在不同湍流的动力性能仿真。分别设计螺旋桨动力性能仿真平台硬件结构和软件系统,实现螺旋桨动力性能仿真平台构建;基于仿真平台对船舶动力机械螺旋桨湍流流体动力学进行分析,通过平台大数据技术,实现船舶动力机械螺旋桨在不同湍流的动力性能仿真分析。试验数据表明,本文系统仿真效果与常规仿真方法相比,量化准确率提升10.25%,适合不同环境下的船舶螺旋桨动力性能分析。     

船舶主柴油机建模与仿真

船舶主柴油机作为船舶动力装置的核心设备,在船舶安全航行中有着至关重要的作用。对船舶主柴油机进行建模可以进一步研究柴油机的工况及性能,文章以7K98MC型柴油机为研究对象,基于Matlab/Simulink平台搭建柴油机工作过程的仿真模型,并对模型正确性进行验证分析。     

随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性评估分析

在随机波浪中船舶航行容易产生随机扰动导致非线性横摇,为了提高船舶航行的稳定性,提出一种基于改进扩展卡尔曼滤波(EKF)的随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性控制方法。采用微惯性航姿调整方法进行随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性参量控制,根据航行姿态参量的准确估计,实现船舶横摇稳定性评估。仿真结果表明,采用该方法进行船舶航行非线性横摇控制的稳定性较好,航行姿态参量的准确跟踪能力较强,实现姿态角的实时调整,降低姿态调整误差,提高了船舶航行的安全性和稳健性。     

海上多船行驶自动避碰系统设计

随着航运事业的发展,船舶数量不断增加。船舶的行驶环境复杂多变,易造成船舶航行偏移现象,在多船舶同时行驶的海域易出现船舶碰撞等问题,严重威胁着船舶航行的安全。为提高船舶航行安全,减少船舶碰撞事故的发生,对海上多船行驶自动避碰系统进行了创新和优化。利用PID控制方法对船舶行驶领域多目标航迹检测系统进行创新,以期达到更精准、快速的船舶避碰检测控制系统设计目标。通过该系统对船舶航迹航行状态进行检测控制,从而避免船舶在行驶过程中受外界环境影响出现的航迹偏离及信息延时导致的船舶碰撞等问题。为了保障船舶自动避碰系统的有效性,对船舶避碰检测和控制情况进行仿真实验。仿真结果表明:该系统可及时有效地对船舶会遇的可能性做出精准分析和有效判断,并及时控制船舶航迹及速度,以便科学合理的执行船舶避碰方案决策,从而有效避免船舶碰撞事故,保障船舶航行安全。     

电力推进船舶电力负荷混沌分析及预测

电力推进系统在船舶航行中至关重要,其电力负荷预测的准确性可以保障航行过程的稳定性及安全性。本文根据船舶的电力负荷特点,对其进行混沌动力学验证,经过混沌特性进行数据分析。将小波变换与SVM算法相结合,对负荷数据进行奇异性分析,然后通过小波分解法,将电力负荷分解成具有一定规律的分解量。该仿真方法可有效提高负荷预测的精准度,从而提高船舶在航行中的稳定性及经济性。     

基于FPGA的船舶航行视频采集系统设计与实现

为解决常规船舶航行视频采集系统在复杂海况环境下,存在视频采集分辨能力较低的不足,提出了基于FPGA的船舶航行视频采集系统设计与实现。依托船舶航行视频采集系统执行机构设计、控制电路设计,实现了系统硬件设计;基于船舶航行视频采集系统网关结构设计、控制过程设计,完成了系统软件设计,实现了FPGA的船舶航行视频采集系统设计。试验数据表明,提出的船舶航行视频采集系统较常规船舶航行视频采集系统,视频采集分辨能力提高47.82%,适合在复杂海况下进行视频采集。     

动力定位系统下船舶运动姿态自适应调整研究

设计船舶动力定位系统控制算法,使动力定位系统在船舶低速航行时通过对船首的调整实现对船舶运动姿态控制,从而实现船舶运动姿态的自适应调整。     

船舶航行数据的远程集成采集方式

通过对船舶航行数据的远程集成采集,实现对船舶航行的状态监测,提出基于浮点DSP集成控制的船舶航行数据的远程集成采集系统设计方法,构建船舶航行数据采集的总体结构模型,数据采集系统的功能模块组成包括VXI全局总线模块、采集触发模块、数据传输模块、数据波束形成模块等,采用浮点DSP作为核心控制器,进行船舶航行数据的多重通道采集和信号输出设计,在波束形成器中输出采集的集成船舶航行数据。仿真测试表明,设计的数据采集系统能有效实现船舶航行数据采集,数据波束输出的响应能力较强。     

基于虚拟现实的喷水推进动力装置协同仿真技术研究

针对喷水推进动力装置模拟器中数学模型与虚拟视景的协同仿真问题,首先根据船舶的动力装置建立了Matlab/Simulink仿真模型;以光栅图像法为基础改进地形建模方法,使用Creator分别对虚拟地形及船体进行建模;通过Visual C++平台对系统进行可视化程序设计,实现Vega Prime二次开发,完成了船舶运动虚拟视景仿真;基于C++平台实现Simulink模型的输出参数调用,最终实现船舶航行视景与动力装置仿真模型的协同仿真运行。系统能够直观反映在动力装置参数变化时船舶的运动状态,协同原理及方法对其进一步应用到实际动力装置模拟器中有借鉴意义。     

基于VR技术的船舶航行仿真系统设计

传统船舶仿真系统不能在短时间内完成航行数据的识别及转发处理。为解决上述问题,设计基于VR技术的新型船舶航行仿真系统。通过层次逻辑结构设计、仿真拓扑结构设计2个步骤,完成新型系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,通过VR交互程序设计、航行传输协议设计、仿真数据库设计3个步骤,完成新型系统的软件运行环境搭建,实现基于VR技术船舶航行仿真系统的顺利应用。模拟对比试验结果表明,与传统系统相比,应用基于VR技术船舶航行仿真系统后,航行数据识别及转发处理时间均得到一定程度降低。     

面向船舶智能航行测试的变稳船控制系统设计北大核心CSCD

[目的]智能航行控制系统作为智能船舶的大脑和中枢,其控制性能的好坏直接决定船舶航行的安全性和经济性,因此需要对船舶智能航行控制系统进行验证。面向智能船舶智能航行控制系统的验证问题,提出一种通用型验证平台——变稳船。[方法]首先,基于模型跟随原理提出一种变稳船系统架构,分析智能船舶三自由度上的运动特性,然后根据三自由度变稳目标定义位置变稳误差,采用滑模控制技术设计变稳控制器,最后,在Matlab软件中进行仿真验证。[结果]结果显示,提出的变稳控制方法能够有效跟踪模拟待模拟船,实现变稳性能。[结论]所做研究可为智能航行控制系统的验证提供新的思路。