船舶运动的数学模型构建与验证研究

针对船舶在海面航行运动的复杂情况,构建一种用于船舶运动仿真控制分析的数学模型。分析船舶运动中的坐标系运动变化过程,并给出运动坐标系中作用力、力矩、重心速度、角速度等模型变量。研究数学模型中运动坐标系的移动过程,并适度调整运动方程的参量值,以更好地实现数学模型对船舶航行运动的控制作用。仿真验证结果表明,在提出的数学模型控制下,船舶的航行轨迹更接近于理想航线,在外界环境更加恶劣的条件下优势更为明显。     

船舶寿命的评估

介绍了船舶寿命评估方面的理论研究及需要考虑的一些因素,并列举了一些实际例子,为我国在船舶寿命评估方面提供依据。     

基于最优化理论的船舶流量估计数学模型研究

对于港口和内河航运监管部门来说,准确的估计航道内船舶的流量是一项非常重要的工作,可以为港口的交通管理、航道的规划提供数据依据,提高航运交通的安全性。本文重点介绍了船舶流量估计模型的不同维度,建立了船舶流量特征的分析模型,最后结合最优理论和小波神经网络算法设计了船舶理论估计的最优模型,并对该流量估计模型进行了仿真。     

船舶故障发生概率的数学模型构建及研究

常用方法由于在故障估算准确率与故障来源判断性能等方面存在一定问题,因此提出一种新的船舶故障发生概率数学模型构建方法。首先对船舶故障发生概率的相关设备运行数据进行挖掘,使用的方法是C4.5算法。对挖掘的船舶故障发生概率的相关设备运行数据进行清洗,具体包括标准化数据处理、消除与检测异常数据、填补缺失数据属性。根据高斯分布构建船舶故障发生概率数学模型。给出船舶设备运行工况数据,对设计的船舶故障发生概率的数学模型构建方法进行性能测试。实验中设计方法表现出了故障估算与故障来源判断的高度准确性,实现了现有方法的性能超越。     

大浪条件下船舶航行阻力估计的数学模型设计

精确估计船舶航行阻力能够有效节省航行燃料,传统的阻力估计模型不能完全考虑风浪对船舶阻力的动态影响,导致模型的估计数值与实际值偏差较大、模型可信度低,不能用于估计风浪对船舶航行的阻力。针对以上问题,研究了大浪条件下船舶航行阻力估计的数学模型,利用插值三次B样条曲线对船舶受力面进行网格划分。积分计算船舶静水航行时受到的静水航行阻力。将风浪对船舶的作用视为动态增阻,以平均增阻量估计船舶受到的风浪阻力。计算静水阻力与动态增阻之和,即为船舶在大浪条件下受到的阻力,完成对模型的设计。在3种风浪条件下,进行与传统阻力估计模型的对比实验。结果表明,设计的模型在大浪条件下估计值与实际值的偏差是传统模型的1/50,即设计的模型估计的数值更精确,模型计算值更可信。     

船舶物流路径规划的数学模型构建及求解

船舶物流路径规划的研究具有十分重要的经济价值,当前船舶物流路径规划方法无法找到最优的船舶物流路径规划方案,使得船舶物流运输的成本过高,为此本文设计了基于蚁群算法和粒子群算法的船舶物流路径规划方法。首先分析船舶物流路径规划研究的历史,建立船舶物流路径规划的数学模型,然后采用粒子群算法对船舶物流路径规划的数学模型进行求解,找到有效的船舶物流路径规划方案集合,并在此基础上采用蚁群算法对船舶物流路径规划方案集合进行搜索,找到最优的船舶物流路径规划方案,最后与单一蚁群算法、粒子群算法进行了船舶物流路径规划问题求解的仿真实验。本文方法避免了单一蚁群算法、粒子群算法求解速度慢,难以找到最优船舶物流路径规划方案不足,得到的船舶物流路径规划方案可以帮助企业节约物流运输成本。     

多点阵测向的数学模型及误差估计

提出了多点阵声呐测向的数学模型并对误差进行了估计,对3点阵、4点阵直到10点阵进行了不同方向的仿真计算.其特点是不要求声呐各点阵之间共线和等距,给基阵安装带来方便,能最大限度地利用潜艇壳体,以提高声呐对目标的探测能力.     

船舶水上纵向运动的非线性数学模型构建

为了解决当前船舶水上纵向运动预测精度的问题,设计了一种船舶水上纵向运动的非线性数学模型构建方法。首先分析了当前船舶水上纵向运动的线性数学模型的缺陷,然后引入非线性建模方法—神经网络对船舶水上纵向运动变化特点进行拟合,建立船舶水上纵向运动的非线性预测模型,最后与线性船舶水上纵向运动建模方法进行仿真对比实验。结果表明,本文方法的船舶水上纵向运动预测精度高,船舶水上纵向运动预测误差要小于线性船舶水上纵向运动建模方法,验证了本文非线性船舶水上纵向运动建模方法的有效性以及优越性。     

基于数据网格的船舶全寿命信息系统研究

实现船舶产品信息在设计生产、使用维修过程中的充分高效传递与利用是提高船舶行业整体竞争力的有效途径,网格技术的产生与发展为实现船舶生命周期信息共享提供了有力的保证.在分析了船舶生命周期各阶段涉及到的信息及其关系的基础上,分别构造了船舶生命周期各阶段的信息模型及适合网格环境下使用的XML的元数据模型,并提出了一种采用UID(Universal Identifier)来实现船舶生命周期内各模型间信息转换与映射的方法;然后,建立了网格环境下的船舶全寿命信息系统框架和具体的企业内部信息集成框架;最后,基于VegaGOS网格平台建立了一个船舶全寿命信息原型系统,开发了若干资源层和应用层的网格服务及网格客户端,实现了统一的资源访问、服务的动态发现、资源的动态获取等功能.     

船舶寿命的评估方法

介绍日本海事协会（ＮＫ）用系统工程方法对在用船舶寿命进行预测及评估的概况及新进展。     

船舶操纵模拟器操纵仿真数学模型

系统地论述了船舶操纵仿真数学模型。包括船舶操纵基本模型、水动力、螺旋桨推力及扭距、主机扭距、舵力及其力矩、风、浪、流、锚、缆、拖轮的作用力、浅水影响及侧壁效应,最后给出了主要仿真结果和主要结论     

船舶动力定位系统的数学模型

阐述了船舶动力定位系统的发展，给出了完整的动力定位系统的船舶低频与高频运动、推力器、风、浪、流等数学模型，最后给出了综合运动模型。     

绘制船舶碰撞运动轨迹的数学模型探讨

根据船舶碰撞事故调查及事故调查可获得的环境资料和船舶运动过程资料，对建立适用于绘制船碰撞发生前运动轨迹数学模型作了初步探讨．     

欠驱动船舶运动数学模型精度及应用问题分析

船舶运动数学模型是船舶运动控制研究领域的核心。模型的精确性对控制算法的验证有很大的影响。当船舶运动模型精确性较差时,设计算法在实船应用时会出现较大误差。目前有多种经典船舶运动数学模型被广泛使用。针对不同的研究问题,研究人员应该考虑选择的运动数学模型是否合适。因此,本文以大连海事大学"育鲲"轮为研究对象,分别建立了Nomoto模型、非线性响应性模型以及MMG模型以对比其精确度。另外,本文以上述模型为核心进行了Z型实验和旋回实验。通过与实船实验对比,本文建立的MMG模型精确度高达97%,可以作为船舶运动控制研究的标准模型。