船舶动力定位海浪环境的实时仿真与海浪谱分析

提出一种根据随机海浪频谱来实时模拟随机海浪的方法，它可以用于研究动力定位船舶及其 控制系统在不同海况时的性能。该方法可以采用多种海浪谱来进行随机海浪的仿真。仿真结果利用了 快速傅立叶变换FFT(FastFourierTransform)进行频谱分析。仿真程序可用于实际的动力定位船舶系 统。     

长峰波随机海浪的实时仿真和频谱分析

本文提出一种根据随机海浪频谱来实时仿真长峰波随机海浪的方法,它可用于研究船舶及其控制系统在长峰波海浪中的性能。这个方法可以对包括PM谱、中国沿海谱等在内的各种随机海浪进行仿真。仿真的结果利用了FFT进行频谱分析,并把仿真的谱和要求的频谱进行比较。比较的结果既可用于修正程序以提高仿真精度又可作为仿真的精度指标。仿真程序有较大的灵活性,它可方便修改以满足多种目的使用。仿真程序用FORTRAN语言在微型计算机上实现。仿真的输出在船舶控制系统的研究中得到了实际应用。     

海浪扰动信号的仿真方法

给出了一种新的以遭遇频率表示的海浪遭遇谱和遭遇波倾角谱的数学表达式，介绍了建立随机海浪模型的三种仿真方法，即频率等分法、能量等分法和有理谱法，并采用能量等分法进行了海浪模型的仿真和分析。它对于研究船舶装备、船舶行业机器人、海上作业平台和船舶的运动控制具有重要意义。     

海浪磁场噪声的仿真与消除

基于J.T.Weave的海浪电磁场的理论模型和PM海浪谱,对海浪磁场噪声进行了仿真,通过分析海浪磁场的频谱特性,发现海浪磁场和远程目标磁场的频谱是分开的,利用低通滤波器消除海浪磁场噪声,从而提高对远程磁性目标的探测精度.     

基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法

针对海浪干扰下船舶控制系统存在的无效舵问题以及风、流干扰下观测器存在的静差问题,提出一种基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法。该方法首先对船舶一阶Nomoto模型进行离散化,基于带遗忘因子的最小二乘法对模型中的参数进行辨识;以海浪二阶传递函数与一阶Nomoto模型建立用于海浪滤波的四阶状态方程,并以Nomoto模型中环境干扰与未建模动态组成的综合干扰项为扩张状态建立五阶状态方程,基于卡尔曼滤波算法设计海浪滤波器,在实现海浪滤波的同时消除干扰环境下状态观测静差问题。仿真结果表明,本文提出的海浪滤波算法能够有效的滤除船舶航向的高频信号并正确的估计出船舶的运动状态,显著减少了船舶航行时的无效舵问题。     

基于灰色理论的海浪实时预报

在气垫船高速行进过程中,由于其自身的特点,对其运动参数进行精确控制时,需要对海浪进行实时预报,以减小滤波的滞后.文中基于ITTC双参数谱对海浪数据进行了仿真,并将灰色GM(1,1)模型用于海浪信号的实时预报.针对海浪数据的特殊性,提出一种新型的数据预处理方法.预报结果可知,经过镜像数据预处理后,灰色GM(1,1)模型完全可以对海浪数据进行实时预报,其精度满足实际工程需要.     

虚拟海浪海洋环境模拟方法及应用

根据海浪理论及随机海浪的模拟方法和方钟圣所著《西北太平洋波浪统计集》的波浪资料,设计并编制了虚拟海浪海洋环境模拟软件,将《西北太平洋波浪统计集》的80个区块3 600份数据表的所有数据全部录入海洋环境数据库,初步完成了虚拟海浪海洋环境模拟流程和数据库界面的设计,将海浪虚拟化.以结构强度虚拟测试为例,介绍了外载定义过程船舶航行海况的设置方法,得到了海浪谱曲线和海况的波面运动图.研究结果表明:动态海况的显示技术和海洋环境数据库的配合使用,为船舶结构强度和总体性能虚拟测试提供了良好的测试环境.     

一种具有鲁棒性的海浪干扰滤波器

海浪干扰对船舶的航向输出具有很大的影响,而运用海浪滤波器可以有效地消除海浪干扰,提高船舶的控制品质.本文系统地研究了H∞滤波技术及其在海浪干扰处理中的应用,设计出了具有较强鲁棒性的海浪干扰滤波器,并通过MATLAB软件中的仿真工具Simulink对该滤波器进行了仿真研究.通过分析仿真结果可知,H∞滤波器的滤波效果比较稳定,估计精度较高,能够有效地减小打舵的幅值和次数,达到节能的目的.总的来说,设计的H∞海浪滤波器能够有效地消除海浪干扰,并具有较强的鲁棒性.     

海浪与船舶安全

海浪对船舶的影响非常大,它不仅影响船舶的航行速度,同时也威胁着船舶和船员的安全。航海人员必须充分认识海浪的特点,研究海浪和船舶之间的关系,并且从中找出海浪影响船舶安全的主要因素,归纳出在实践中利用海浪的主要操作方法,以保证船舶的安全。     

海浪建模方法综述

海浪建模作为海浪模拟的重要组成部分,直接影响海浪模拟的逼真度和效率。侧重于虚拟现实和海面回波仿真的角度对海浪建模进行综述。介绍了海浪的形成过程;详细总结了海浪建模的主要方法及其优缺点;并对今后海浪建模技术的研究重点进行了预测。     

双峰谱海浪的数值模拟技术研究

海上的波浪观测资料统计表明，海上纯风浪和纯涌浪的出现机会比较少，大部分以混合浪形式出现，其频谱结构多为双峰甚至多峰。研究双峰谱波浪的模型表述和数值模拟技术，对三种典型的双峰谱海浪进行了数值模拟，仿真结果表明了双峰谱海浪数值模拟的有效性。     

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。     

7 500 t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500 t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7 500 t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.     

海浪中船舶运动的可视化技术

介绍了船舶在海浪中运动的可视化技术。给出了可视化设计过程的流程图，并讨论了建立船舶模型的可行方法和三维波浪模型的数学模型，以及如何应用OpenGL函数库来生成船舶在海浪中运动的动画。在讨论可视化技术时，使用了具有平台独立性的OpenGL图形库。     

海浪与船舶安全

此文通过对海浪、船舶以及它们之间的关系的分析,从中找出海浪影响船舶安全的主要因素,以及在航海实践中利用海浪的主要操作方法,以保证船舶的安全。     

由船舶响应反推当前海浪频谱的探索研究

借助白噪声谱在数学处理上的独特优势,利用计算流体力学方法(CFD),生成了高精度的白噪声长峰不规则波,实现了船模在该海浪环境下顶浪航行时的纵摇及垂荡耦合运动的数值模拟,从而计算船模纵摇和垂向加速度的响应幅值算子(RAO),达到了由海上实测摇荡时历反推较高精度海浪频谱的目标,并将反推结果与海上实测海浪数据进行了对比,效果良好,从而为在航船舶提供了一种获取当前海浪信息的新方法。     

两栖战车海上射击海浪环境的实时仿真研究

两栖战车在海上射击时,由于受到海浪的影响,精确射击难以实现.这一问题的解决需要研究海浪对战车及其火控系统的影响.因此,必须有一个较理想的海浪信号来研究上述问题.海浪的实时仿真可以解决这个问题.本文采用两种改进的方法对海浪进行数值模拟,得到了比较满意的仿真结果,并在此基础上,考虑了海浪对海上战车的影响.     

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.     

海浪统计资料对船舶波浪弯矩设计值的影响及其意义

在对常规船舶、特别是超规范船舶，进行结构的直接设计时，首先要对波浪弯矩设计值作出估计。要确切地做到这一点。必须在明确船舶使命的前提下，设计人员要学会合理地选择好以船舶执行海域的海浪长期统计资料，然后船舶的装载工况，实际可能达到的航速，借用线性切片理论或非线性理论进行波浪弯矩的长期预报来确定设计。     

由船舶摇荡时历反推海浪方向谱

针对现有获取海浪谱方面存在的不足,提出了一种根据现场较短时间的船舶横摇、纵摇和垂荡等时历数据,采取合适的谱分析技术,由船舶摇荡时历反推实际的海浪方向谱方法,以满足工程应用中对现场实际海浪谱的需求.