模型参数辨识在运动控制仿真系统的应用

船舶运动控制仿真系统是船舶开发过程中的辅助系统,能够模拟船舶在多种激励下的运动状态,有助于提高船舶运动控制系统的设计水平。本文研究的重点是一种模型参数辨识技术在船舶运动控制仿真系统的应用,本文首先建立了船舶运动仿真力学模型,利用基于粒子群算法等数学算法,针对船舶运动控制仿真系统的参数辨识等进行了优化与仿真试验。     

小波算法在船舶运动控制系统中的应用

随着计算机自动控制技术的发展,船舶运动控制系统中融合了更多的智能化控制技术。为能够真实系统地反映出船舶运动系统的动态变化过程,本文设计基于小波算法的自动化运动控制系统,系统充分发挥了小波神经算法具有的自主学习、自适应和时频聚焦等特点。在保证系统运动姿态识别精度的同时,提出改进型的时滞小波神经网络预测算法。通过仿真实验证明,此算法能够良好适应船舶海上运动的大惯性和时变非线性等特性,在船舶自动化运动控制领域的应用前景广阔。     

雷达制导半实物仿真系统可信度分析

论文以末制导雷达半实物仿真系统为研究对象,在讨论可信度与VV&A关系基础上,对仿真系统开发各阶段不同模型开展可信度分析,主要是对不同模型开展V&V,并综合各VV结论进行,确保了雷达制导半实物仿真系统的高的可信度.通过该系统可信度分析总结给出了可信度的性质以及工程应用中半实物仿真系统可信度应遵循的几条原则.     

船舶运动基于参数法的海浪方向谱估计

船舶的运动控制受多种因素的影响,比如海浪的作用力大小、风力和海水温度等。而海浪的作用力大小对船舶的运动控制影响巨大,特别是在复杂环境中,精确的海浪作用力常常难以预测。本文针对船舶操纵过程中遇到的难题,采用先进的非线性控制算法建立了船舶的运动模型,然后通过参数控制法对海浪方向谱的实现原理进行了建模分析,建立了精确的波浪运动模型,最后采用Matlab软件,对此模型的时域响应性能进行仿真验证,从而获得良好的性能。     

船舶转弯过程中的形态结构仿真研究

船舶转弯过程中的形态结构是船舶运动控制研究的重要课题之一,由于船舶转弯过程中会受到波浪的影响,所以在对船体形态结构仿真时,要充分考虑不同海况下,波浪对船舶转弯的影响程度,以确保仿真结果的准确性.船舶转弯过程中航向角会发生一定程度的改变,为此,围绕航线角的变化展开对船舶转弯过程中船体形态结构的仿真研究,为船舶总体设计提供...     

基于POD推进器的运动仿真分析

POD推进器是一种新型的电力推进器,近年来在船舶领域获得了广泛的重视。POD推进器相对于传统的柴油动力系统推进器,具有方向控制灵活、水动力特性好、空间利用率高等优点。本文研究的主要内容是POD推进器船舶的运动控制仿真,通过分析POD推进器船舶的动力特性,建立运动控制系统,并在Matlab中进行了运动控制仿真。     

基于相似度原理的船舶电力推进系统仿真可信度研究

为了更好地检验船舶电力推进系统仿真的可信度,结合相似度原理和模糊综合评判方法,对船舶电力推进系统的定性与定量指标进行综合分析。将影响系统仿真的可信性因素综合起来建立评价指标体系,并依据层次分析法原理确定各指标的权重向量。针对专家所给的权重判断矩阵,进行次序一致性检验和基本一致性检验。确定子系统隶属函数。验证仿真系统可信性分析方法的可行性,并取得了较好的结果。     

模糊控制在船舶智能控制中的应用研究

为解决船舶航行过程中的横向运动控制问题,本文提出一种基于闭环增益成形算法和T-S模糊算法的新方法。其中T-S模糊优化算法用来计算滚转和偏航的加权系数,并结合闭环增益成形算法,设计了鲁棒PID控制器对横摆和偏航进行控制,并将其组合成横向控制器。仿真结果表明,该控制器具有较强的鲁棒性和自适应能力,对船舶横向运动控制以及转向器的损失可以通过一个合理的加权系数来降低。本文提出的方法对船舶横向运动控制提供了一种新的理论,为实际工程中的应用提供了理论基础。     

船舶轴带发电机系统建模与计算机仿真研究

以2700TEU的某集装箱船为母型,根据远洋船舶轴带发电机系统的工作原理和结构组成,建立系统各主要组成环节的数学模型,并利用MINIS通用仿真支撑平台实现了整个船舶轴带发电机系统的仿真。所建立的数学模型可以仿真轴带发电机系统的正常工作过程和过渡过程,达到了较高的仿真精度。     

船舶压载水系统有限元仿真模型研究

利用有限元方法,基于流体力学基本原理建立了船舶压载水系统的仿真模型。压载水系统仿真模型包括管路子模块和稳性调节子模块。在管路模块中,利用有限元的方法将整个管路划分为有限个管元和节点,根据流体力学基本原理建立起总体管网的矩阵方程式,从而计算出整个管网中所有节点的压头值和每个管元中的流量值。在稳性调节模块中,利用小倾角公式,计算出船舶的稳性参数横倾角和纵倾角。在建立的仿真模型的基础上,实现了船舶压载水系统调节过程的仿真。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实时反映出船舶压载水系统的调节过程。     

基于虚拟现实技术的船舶运动仿真

虚拟现实技术是目前国内外最热门的仿真技术之一,由于其有着高效、安全和低成本等特点越来越受到各国的重视。介绍了在虚拟环境下的船舶运动仿真的可行性方法。首先用二维半切片法给出了船舶运动的方程,接着用3DMax软件建立船舶的模型,最后在OpenGL环境中建立场景进行船舶的运动仿真。仿真场景有着较好的感观效果,给人以真实性,同时系统有着较好的可控性。对船舶运动仿真的进一步研究有着重要的作用。     

船舶操舵仪仿真系统数学建模

考虑到船舶操舵仪是船舶操纵人员培训的重要工具,准确的数学模型是实现设计目标的关键,建立三自由度船舶运动模型和液压舵机模型,并进行仿真计算,验证模型的准确性,说明该模型可以提高培训效果.     

船舶操纵运动仿真中船舶碰岸检测研究

建立船舶操纵运动数学模型,计算确定相邻的岸线线段和船舶轮廓线线段之间的凹凸关系,提出船舶操纵运动仿真中船舶碰岸检测算法,并对检测到的碰岸情况进行时间步长调整。编制了计算程序,对于船舶轮廓线端点位于岸线内侧和岸线端点位于船舶内部两种船舶碰岸情况进行了碰岸检测仿真试验,试验结果良好,很好地避免了在船舶操纵运动仿真中出现船舶冲上码头或者岸滩的现象。     

高速单体船推进和操纵智能控制联合仿真

文章建立了高速单体船推进和操纵系统的数学模型,并在MATLAB/Simulink平台上建立了相应的仿真模型,实现了高速单体船推进和操纵的联合运动仿真;在仿真过程中,文中使用了模糊控制器和粒子群优化的PID控制器分别对推进和操纵系统进行了控制;仿真结果表明:高速单体船的平面运动过程被比较客观地反映出来,同时两种智能控制方法的控制效果很好,使得在航向控制时,不仅超调量小,而且稳定性好.文中的研究为船舶推进和操纵同时考虑的动态综合分析提供了一种评判优劣的平台;同时这种联合的带智能控制的方法也为船舶初步设计时的综合分析提供了一种参考.     

滑行艇纵向运动响应与静水航行数值模拟分析

运用CFD软件FLUENT,采用动网格技术,通过编制的运动预报程序求解耦合运动方程,比较滑行艇排水航行、过渡航行、滑行三种不同状态下航行姿态及周围流场情况,分析了滑行艇响应运动过程中重心位置及纵摇角度的变化,并展开对应工况下滑行艇以固定姿态不涉及动网格技术的静水直航数值模拟,将计算结果与运动响应结果比较分析.得出了滑行艇由排水航行状态过渡到滑行状态底部动压力变化.为关于滑行艇水动力性能的研究提供了可靠的计算研究模型.     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

Backstepping的船舶运动RBF-NN稳定性控制研究

针对船舶运动的非线性模型,设计了一种船舶航行的稳定性控制算法。首先将被控系统分解成与系统阶数相同的子系统,然后利用Backstepping技术,分别为每个子系统设计虚拟控制律,迭代得出虚拟输入控制律,其中的非线性未知函数用RBF-NN逼近,随着迭代次数的增加利用一阶低通滤波器解决计算量膨胀问题。最后通过Lyapunov第二判断法分析验证控制系统的稳定性,基于MATLAB仿真试验,结果表明该方法能够实现船舶航行的稳定性控制。     

可回转双桨电力推进船舶运动模型的研究

根据船舶分离型运动建模方法,分析了可回转双桨船舶的运动规律及其在船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转双桨作用下的电力推进船舶的推进与回转运动模型,导出船舶运动线性响应方程。通过数值仿真,验证了可回转双桨电力推进船舶的推进与回转运动模型的准确性。     

基于LSTM的舰船运动姿态短期预测

舰船的六自由度运动状态形成复杂的非线性过程,运动姿态会受到耦合作用、不定周期、噪声信号以及混沌特性等因素的干扰,因此很难得到精确的预测结果.为了提升舰船运动姿态的预测精度,利用舰船时间序列的特点,建立了基于长短期记忆单元(LSTM)模型,对其进行了舰船姿态预测仿真,将结果与时间序列分析法的结果进行对比.实例分析表明:基于LSTM模型的预测方法具有精确度高、易实现的特点.这为舰船运动短期预测提供了一个新的思路和方法.     

Simulation System Design of 3-D Panorama of Ship Motions in Wave

In this paper a 3-D panoramic simulation system of a ship is described which is developed with the MAXSCRTPT language and VC + + as programming tools on the platform of 3 Dsmax. The strip theory method is applied to the motion prediction of the mono-hull. The time history solutions of heave and pitch are obtained in the condition of head sea to provide the primary data on panoramic simulation. The simulation system has following functions: 1) digital simulation; 2 ) panoramic simulation; 3) environmental set-up; 4) render preview and output.