数字指针式航向复示器的研制

对指针式航向复示器进行设计和开发,把符合NMEA0183标准的数字航向信号转换为具有360°刻度的外表盘和10°刻度的内表盘的指针指示。复示器选用C8051F023单片机作为控制芯片,具有较少的外围电路,通过其片上内置的模拟差分输入、PGA和ADC实现了刻度盘基准位置的精确测量;通过片上PCA的高速输出模式和相关软件实现了电子齿轮。该复示器不需要大变比的机械齿轮,具有航向初始位置自动调整的功能,和较高的性价比。     

横滚对鱼雷直航弹道的影响及对策

鱼雷直航弹道是其水下航行弹道的重要组成部分,横滚又是鱼雷航行弹道的一个普遍现象,而横滚对直航弹道的最大影响是航向偏差,这个问题一直是直航弹道研究的重点.文中指出鱼雷上爬(下潜)和地球自转引起的转子轴与鱼雷纵轴的夹角是横滚产生鱼雷航向偏差的根源,并对此展开了定性分析和实例解算,得出相应结论.结合装备及使用情况,提出并详细论证了相应的补偿方法.综合分析表明,通过鱼雷技术准备时提前进行补偿或在组织射击时进行提前角(转角)修正,可以较好地解决因横滚而产生的鱼雷航向偏差问题.     

船舶航向模糊滑模控制及仿真

为了削弱抖振,结合模糊控制和滑模变结构控制的特点,并按照航向保持和航向改变的控制要求,设计了一种组合式航向控制器.当航向偏差较大时采用基于指数趋近律的滑模控制以缩短操舵时间,反之则采用模糊滑模控制柔化控制信号.仿真结果表明,所设计的模糊滑模控制器无论在响应时间还是在超调量上都优于常规滑模控制器,并对系统的参数摄动和外扰具有强鲁棒性,能满足船舶航向实时控制要求.     

多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法

针对多自主式水下航行器轨迹跟踪控制中的不确定性问题,研究多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法。构建基于灰色预测的轨迹精准跟踪控制模型,利用灰色预测模型预测航行器航向角,构建一元多项式回归模型,拟合航行器初始航向角同预测航向角间的残差,优化灰色预测模型,提升航行器航向角预测精度。将航向角预测结果代入PID控制器内,通过计算航向角控制率确定位置误差、速度误差与加速度误差,通过控制上述误差实现航行器轨迹准确跟踪控制。实验结果显示该方法可在航行器不同运动特性下准确跟踪轨迹,并具有较好的控制效果。     

嵌入式船舶操作系统通用软件架构设计

为避免船舶在海上航行时遭遇严重危害,设计基于嵌入式技术的船舶操作系统通用软件架构。通过嵌入式技术构建具备网络传输功能的服务端,并采用远程终端向嵌入式处理器发出控制指令,实现船舶操作系统远程控制;在远程终端中搭建包含嵌入式资源层、模块支持层、操作系统层以及应用层的分层通用软件架构,远程终端从嵌入式处理器中获取硬件资源数据,传输至模块支持层与操作系统层中依次进行存储与管理,并将处理后的数据传输至应用层进行控制。在应用层经PID航向控制器、舵角随动等控制后,传输至显示界面显示给操作人员,实现船舶操作控制。经实验验证：该系统可在恶劣海洋环境下精准实现船舶航线控制,规划最佳航行轨迹;还能够精准控制船舶航行速度,使船舶按照理想速度运行。     

船载磁探测器任意航向实时抗干扰技术研究

船载磁探测器测得的磁场信号中，除期望的船舶坐标系下的地磁场信号外，还包含多种干扰磁场信号，需进行抗干扰才能满足测磁要求。本文在分析各种干扰磁场信号特性及其排除方法的基础上，对任意航向上的三分量实时抗干扰技术进行了理论建模、算法实现以及工程适用性等研究，并通过MATLAB仿真验证该技术的可行性。该技术可使船载磁探测器的抗干扰摆脱时间、地点的限制，有效地解决船舶固定干扰磁场的实时排除，船舶固定磁场变化的实时监测等难题。     

Robust adaptive course-keeping control of under-actuated ships with the rudder failure北大核心CSCD

[目的]针对舵机故障、控制增益未知和海洋环境干扰情况下的欠驱动船舶航向保持问题,设计一种考虑舵机故障的船舶鲁棒自适应航向保持控制算法。[方法]通过结合鲁棒神经阻尼技术和自适应方法,对繁重的神经网络权值进行横向压缩,仅需设计2个自适应学习参数对未知增益和舵机故障参数在线补偿,以确保船舶在舵机故障的情况下能够有效执行航向保持任务。通过李雅普诺夫理论,证明所提出的控制器半全局最终一致稳定有界(semi-global uniform and ultimately bounded,SGUUB)。最后以“育鲲”轮为仿真对象,建立非线性Nomoto数学模型,在海洋干扰下进行对比仿真试验验证。[结果]结果表明,在此策略下,“育鲲”轮在舵机故障情况下平均舵角输出比仿真试验中所对比的传统方法降低了51%,可改善航向保持控制效果。[结论]研究结果可为欠驱动船舶的航向保持控制问题提供借鉴。