基于混合粒子群算法的船舶稳定性分析

随着我国船舶航运事业的兴起,对保持舰船航行的安全和稳定的要求越来越高。由于船舶航运事业面对的环境复杂多变,传统PID船舶稳定性能分析和控制方法难以对大型风浪引起的船舶摇晃运动系数进行有效分析,无法快速准确的对船舶随机横摇运动外扰力进行计算,不利于船舶航行安全。因此结合混合粒子群算法对船舶稳定性进行研究。首先对船舶航行过程中外扰动因素影响程度进行分析和计算,并设计了船舶稳定性检测和控制系统,从而达到提高船舶航行稳定性的设计目标。为验证该方法的有效性,对比传统PID船舶稳定性检测控制方法进行了仿真实验。实验结果表明,基于混合粒子群算法的船舶稳定性分析方法能够更好地对船舶航行安全、稳定性能和航行状态进行精准判断,保障船舶在复杂海洋环境中的稳定航行。     

波浪扰动对船舶结构振动的影响

波浪扰动会使得船舶振动,继而会引起一系列连续的并且有一定强度的振动应力,这些影响会严重影响船舶结构的稳定性,并且会损害船舶结构,成为船舶航行过程中的危险隐患。本文的研究目标为大型船舶,讨论波浪扰动对大型船舶结构振动的影响,并且通过水池模型进行一系列的实验来对船舶结构振动的影响做对比分析。通过改变船舶的船型、重量分布、刚度等船舶的参数来观察波浪扰动对船舶结构振动的影响,结合理论计算及实验数据分析,得到船舶参数变化之后波浪扰动对船舶结构振动的影响的几点结论。     

基于鱼群算法的船舶避浅航线设计

为解决船舶交通服务(Vessel Traffic Services,VTS)值班人员在指导船舶避浅过程中仅凭借经验的弊端,提出一种可行性算法,结合船舶在海上航行过程中的特点,生成可靠的船舶避浅航线。以实现最短航程为目的,建立以避开浅滩区域、控制转弯角度以及减少转向点数目为约束条件的航线设计模型。在模型建立过程中,利用栅格法对船舶航行环境进行栅格化处理,采用人工鱼群算法生成初始航线,结合船舶航行习惯对航线作进一步的优化和调整,从而实现船舶避浅。试验结果表明:与使用经验指导的船舶避浅航线相比,通过该算法生成的航线,符合船舶避浅航线的设计规则,所生成的航线具有经济、可靠的优点。     

非线性动力学在波浪中的非线性横摇运动及运动稳定性研究

保证船舶在航行过程中的稳定、安全行驶,是研究船舶运动稳定性的一个重要课题。本文通过研究影响船舶在波浪中非线性横摇运动的影响因素,并通过Floquet理论分析船舶在波浪中运动的稳定性解得分叉、跳跃、混沌。最后通过实例来说明,船舶在非线性横摇过程中,突然的扰动有可能导致船舶倾覆。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

基于动态窗口法的近海水域船舶避障算法研究

[目的]提出一种改进的动态窗口法,以解决近海水域智能船舶在面对夹击及动静混合会遇时无法有效避让的船舶避障问题。[方法]为得到在近海水域航行的船舶约束条件,针对近海水域对船舶避障的影响因素进行分析,同时提出近海水域船舶航行最低避障要求;然后对动态窗口法（DWA）的目标函数进行优化改进,并将其与船舶和障碍物的距离相关联,以提升船舶在航行图中的安全性,同时将目标函数中的航向权值引入船舶会遇态势判断,以使目标船舶可以有效判断船舶的避障责任;最后,通过仿真模拟验证改进算法的有效性。[结果]仿真结果表明,所提的改进算法在分别遭遇夹击以及复杂会遇的情况下,能够清晰地判断船舶的避障责任,降低航行过程中的速度变化陡峭度,且所规划的船舶航行路径可有效提升船舶航行的安全性。[结论]所提避障算法可为解决近海水域智能船舶遭遇复杂会遇情景的避碰失败问题提供参考。     

基于安全会遇距离模型的智能船舶航行行为可靠性评估

为提高智能船舶的可靠性和航行安全性,提出了一种基于安全会遇距离模型的智能船舶航行行为可靠性评估方法。文章构建智能船舶航行行为可靠性评估指标体系,并运用船舶安全会遇距离模型,建立智能船舶在两船互见会遇场景中的航行行为故障判断流程,研究在不同会遇场景中智能船舶航行行为可靠性指标值并进行对比分析。研究结果表明,该可靠性评估方法能够对处于不同会遇场景中的智能船舶航行行为进行评估,所建立的可靠性评估体系是可行且有效的,能为智能船舶的可靠性设计和评估提供新的思路。     

视觉传达技术船舶航行环境实时模拟系统

在船舶航行环境实时模拟过程中,对于船舶波模拟能力较差,造成船舶航行环境实时模拟系统图像绘制时间过长。因而,设计基于视觉传达技术的船舶航行环境实时模拟系统。引用图像绘制数位板以及GPS船舶定位装置完成系统硬件优化。构建船舶航行模型,计算船舶波宽度。引用视觉传达技术,设置波图像信息点,完成船舶航行波绘制。寻找目标船舶,设定船舶以高速与低速2种状态展开航行,对此系统与原有系统展开测试。由测试结果可知,此系统的船舶波模拟精度与图像绘制时长均优于原有系统。     

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。     

径向基函数神经网络在水动力参数智能模型中的应用

船舶在海上航行时受到外界环境的干扰会产生横摇的运动,影响船舶的航行安全。本文利用径向基函数神经网络建立船舶水动力参数智能模型,并利用此模型进行船舶横向运动仿真。仿真结果说明,本文所建立的模型收敛速度快、稳定性好、可行性强。     

自适应控制技术在船舶编队中的应用与实现

在海洋上航行的船舶越来越多,尤其在狭小航道中,船舶的有序编队航行尤为重要。为应对这种发展要求,需要解决船舶编队航行中遇到的通讯控制难题。本文探讨船舶编队航行的特点,并建立相应的船舶动态航行模型。利用神经网络算法,建立具有自适应控制能力的船舶编队控制模型。通过对动态非线性航行的仿真和分析,本文提出的自适应控制技术能够满足船舶编队航行的运动控制要求,在船舶跟随和扰动响应上性能优越,具有良好的市场应用价值。     

Nomote数学模型在船舶航向鲁棒性控制器的设计应用

船舶航向控制器是控制系统的关键装置,该装置的性能将直接影响船舶航行的安全性和稳定性。传统的船舶航向控制器模型已经无法满足船舶航行的要求,船舶航向鲁棒性控制器逐渐成为船舶制造行业研究的重点。本文对船舶航行控制系统进行研究,在Nomote数字模型的基础上提出了船舶航向鲁棒性控制器的设计方案。     

基于多维关键数据挖掘的船舶航行路径控制算法

船舶航行路径受到航向、速度、发动机性能参数等关键数据的影响,对路径稳定性控制较为困难,为了提高船舶航行路径控制的稳定性,提出一种多维关键数据挖掘的船舶航行路径控制算法。构建船舶航行的运动学模型,采用轴加速度计、磁力计和三轴陀螺仪等测量设备进行船舶航行路径的多维参量采集,对采集的原始参量数据进行自适应融合处理,进行船舶航行路径控制参量的量化跟踪估计,采用多维关键数据挖掘方法获得船舶航行的最优的姿态角和最优路径解析参量,实现船舶航行路径优化控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶航行路径控制的稳定性和鲁棒性较好,对关键数据的估计精度较高,提高了船舶整体控制的稳健性。     

浅水域中船舶通航能力分析

对船舶在浅水域航行时的一般规律进行了探讨,并对船舶在浅水域航行时的吃水和纵倾变化,从理论和试验两方面作了对比分析,为船舶航行于浅水域时富余水深的确定提供一定的理论依据,讨论的结果可为船舶驾驶人员提供参考.     

浅狭航道中船舶操纵性能的研究

本文通过对航行船舶在浅狭航道的受力分析和计算，应用船舶操纵基本方程，提出了一般运输船舶在低速、浅狭航道中的数学模型，并利用计算机对船模和实船进行模拟计算，取得了与实际情况比较符合的结果。     

基于统计数学理论的船舶航行流量预测

船舶航行流量与多种因素相关,使得船舶航行流量变化复杂,对其进行预测面临巨大的挑战。为了解决当前船舶航行流量预测结果不理想的缺陷,以提高船舶航行流量预测精度为目标,提出基于统计数学理论的船舶航行流量预测方法。首先分析影响航行流量的因素,找出航行流量变化规律,然后收集航行流量历史数据,采用统计数学理论对航行流量历史数据进行分析,建立可以描述其变化规律的模型,最后对航行流量预测方法的有效性和优越性进行了测试与分析。结果表明,本文方法的船舶航行流量预测值与实际的航行流量值之间的偏差小,航行流量预测误差小于5%,提高了航行流量预测精度。     

水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响分析

水流阻力会对船舶航行造成一定阻碍,在浅水狭航道内,水流阻力影响变得格外显著,为此提出水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响研究。在静止水域中,通过质点化分析方法,研究水流对船舶流向行驶以及渡河行驶的影响;流动水域中,使用力学分析框架,研究逆向行驶以及同向行驶水流阻力变化,通过力学坐标系,探究渡河过程中水流阻力的变化对船体造成的影响。试验结果表明,分析结果明确有效,并且分析结果的多样性为浅水狭航道船舶航行提供理论支撑。     

浅水域中船舶的操纵运动仿真研究

研究船舶在浅水中的操纵与控制是船舶航行安全的一项重要课题。根据势流理论，以某型船舶为仿真实体，进行仿真建模，通过对船体进行网格划分，基于不同船体网格模型进行浅水域的操纵性计算。研究结果反映出该型船舶在浅水域的操纵特性，为该型船舶在浅水域的操纵提供科学依据，同时对其它船型的操纵性研究具有一定的借鉴意义。     

浅论潍坊港泥沙淤积、海流及海冰对船舶航行的影响及对策

通过分析潍坊港水域泥沙淤积、流场、海冰的变化及对船舶操纵的影响,提出相应的应对策略,保证航行安全。     

浅水域对瘦长型舰船操纵性的影响

研究浅水对瘦长型舰船操纵的影响是舰船航行操纵的一项重要课题。根据势流理论，以某型船舶为仿真实体，基于不同船体网格模型。采用MSC—Patran对船体进行网格划分，进行了浅水域的操纵性计算与仿真.所得结果能够较好反映瘦长型船舶在浅水域的操纵特性，