六自由度液压运动平台的分析与研究

针对目前舰船上运用广泛的多自由度运动结构设计周期长和成本高的问题,为了能更快更好地设计多自由度液压运动平台,采用虚拟仿真技术进行研究分析。以SolidWorks中建立六自由度液压平台模型为基础,通过SolidWorks与Matlab对该平台展开相应运动学仿真分析,对其负载指标、运动指标、机构运动姿态进行分析和计算,并在此基础上建立虚拟样机,验证该六自由度液压平台综合性能指标的正确性。最后通过对各指标进行误差分析,证明了设计模式的有效性,以此为依据研制出六自由度液压实验平台,为研制高精度运动模拟器打下良好的基础。     

舰船锚泊运动与六自由度操纵的数学建模研究

锚泊运动是舰船正常运行时必不可少的运动,当船舶在海上或港口停泊时,都需要借助锚链等进行舰船的定位。由于舰船在海上锚泊时会受到海风、海浪和洋流等作用力,导致锚泊的稳定性、安全性下降,不仅影响舰船的海上定位和作业,还有可能导致严重的事故。因此,研究舰船在多种因素下的锚泊运动具有重要的意义。船舶的锚泊性能与其在海浪中的六自由度运动息息相关,本文利用流体动力学原理建立了舰船锚泊运动的动力学模型,同时建立了非线性波浪力的数学模型,并在此基础上研究了舰船锚泊运动和六自由度操纵运动。本研究主要应用于舰船在恶劣条件下的安全锚泊,并提高舰船的操纵灵活性。     

船舶模拟控制器中的六自由度仿真系统设计

船舶的研发与设计过程非常的浩大而复杂,为了提高船舶的研发效率,同时减少船舶制造过程的下水实验次数,船舶工业领域投入大量精力研制船舶模拟控制平台。通过模拟各种海况,在实验室模拟和仿真船舶在海洋中的姿态和运动,从而降低开发成本和周期。本文对船舶六自由度模拟控制器平台进行系统的运动学分析,并基于运动模型设计船舶模拟控制器的仿真系统,进行船舶横摇角度的仿真分析。     

S-175集装箱船在规则波浪中运动的六自由度运动预报

由于海风、波浪和其他干扰因素的影响,船舶在航行过程中会产生复杂的运动,具有非线性和随机性特征。船舶运动预报在船舶避撞、减摇控制等领域具有重大意义。本文以船舶自身为参考,建立船舶坐标系o-xyz,从船舶三自由度平面、横摇、纵摇、垂荡对船舶受力情况进行数学分析,提出规则波浪下S-175集装箱船运动预报模型。     

四元数法在AUV六自由度仿真中的应用

AUV六自由度仿真几乎无一例外都是基于欧拉角方法来求解运动微分方程,这种方法可以很直观地得到AUV的位置和姿态角,不过在纵倾角±90°的情况下会产生奇异点,使仿真无法进行下去.为克服上述不足,采用了四元数法取代欧拉法.仿真结果表明,四元数法可以进行任意角度的仿真.     

空间RSSR机构在舰船舱门设计中的应用

随着舰船的发展,舰船舱门机构因布置位置及需求不同呈现多种结构形式,并需具有空间小、承载大等特点。本文提出了基于遗传优化算法的空间RSSR机构设计方法,并将其成功地应用于舰船舱门机构设计中,取得了较好的设计结果。     

海上并靠补给波浪补偿技术发展趋势

并靠补给是一种重要的海上补给方式。舰船在海浪作用下会产生六自由度运动,对海上并靠补给具有重要影响;波浪补偿技术能够消除舰船运动对海上并靠补给的影响,是海上并靠补给的一项关键技术。介绍海上并靠补给及其波浪补偿技术,探讨海上并靠补给对波浪补偿技术的需求,分析被动式波浪补偿技术和主动式波浪补偿技术的发展现状,研究六自由度波浪补偿技术的工作原理。通过分析指出,六自由度波浪补偿系统能够完全补偿两舰船之间的相对运动,不仅可以避免货物与被补给船之间发生碰撞,而且可以精确地将货物补给到指定位置和有效地抑制或消除货物的摆动,是波浪补偿技术的重要发展方向。六自由度波浪补偿技术是通过绳牵引并联机构实现的,技术难度较大。     

高温超导技术在舰船装备中的应用

舰船上应用高温超导技术具有重要的战略意义。本文介绍了典型高温超导材料的制备和生产情况,分析了高温超导技术在舰船推进系统、超导电机、超导磁储能系统以及超导限流器的应用现状,展望了高温超导技术在舰船装备中的应用前景。     

Full six degrees of freedom coupled dynamic simulation of ship collision and grounding accidents

By taking advantage of the user-defined load subroutine (loadud) and the user common subroutine (usercomm) in LS-DYNA, the authors proposed a new coupled approach for simultaneously calculating structural damage and the planar 3DOF ship motions in ship collisions. The coupled procedure aimed at predicting the detailed structural damage together with reasonable global ship motions. This paper extends the method to consider the full 6DOF ship motions; thus, ship collision as well as grounding accidents can be properly handled. This method is particularly useful for design purposes because the detailed ship hull profile is not needed.A traditional ship maneuvering model is used for the in-plane surge, sway and yaw degrees of freedom with a series of nondimensional coefficients determined from experiments. It is assumed that the out-of-plane degrees of freedom are not coupled with the in-plane ship motions, and there is no coupling among roll, pitch and heave motions. The implementation is verified through free decay tests, and the obtained natural periods show good agreement with theoretical results.Several collision and grounding cases are simulated in which a supply vessel crashes into rigid plates with different orientations. The effects of the roll motion, the heave and pitch motions and the full 6DOF motions are studied. The results are compared with those from a 6DOF decoupled method. Ship motions through the proposed method compare reasonably well with SIMO results. It is found that several consecutive impacts may occur in the simulation of one collision case due to the periodic motions. This is not taken into account in the decoupled method, which makes this method unconservative.     

PC机在大型船舶舵机系统的动态仿真应用

船舶舵机系统仿真是一个涉及到控制技术、仿真技术、动力学技术等多门学科的研究课题。本文首先建立自动舵控制数学模型,然后利用Simulink进行油轮和高速船的回转操作仿真,最后的仿真曲线表明本文所建立的模型与船舶的实际操作结果一致。     

动态船舶领域模型在AIS环境下的避碰决策研究的应用

在现代海洋贸易中,各种大型的船舶需要航行在有限的航道上,随之而来的是海洋交通事故也变得更加频繁,这给船运行业带来了巨大的经济损失,为了有效降低事故的发生率,人们采用了各种先进的自动化系统,如AIS系统,结合智能避碰算法来模拟船舶的运行动态,通过提升船舶自身的航行预测能力,有效减少了事故的发生。本文首先建立了船舶的动态模型,通过AIS决策系统进行辅助定位,然后采用避碰算法,进一步降低了定位误差,在提高了船舶航行效率的基础上,改善了船舶的航行安全性能。最后通过仿真对船舶的综合避碰性能进行验证,并与拟合值进行了比对分析。     

嵌入式操作系统在船舶设备中的应用

目前,嵌入式操作系统已经被广泛应用在各个工业控制领域。而在船舶自动化领域,嵌入式系统已经代替人工操作,对设备的智能化控制达到了前所未有的水平。由于嵌入式操作系统在可靠性、精确度和扩展性上具有独特优势,必将成为新一代船舶信息控制系统发展趋势。在船舶控制领域,嵌入式控制系统包含硬件和软件2个部分,对多个任务的支持非常强大。本文以船舶设备信息管理平台作为研究对象,对嵌入式操作系统应用进行探讨,并借助虚拟仿真平台,搭建对应的ARM内核嵌入式操作平台,实现了智能化控制。     

舰船武器装备环境适应性研究与分析

阐述了环境对武器装备的影响,通过舰船装备所面临的各种气候环境和机械环境要求的分析,以及这些环境对装备影响的研究,分析了造成舰船装备环境适应性差的原因,提出了改进建议,进一步强调了开展武器装备环境适应性研究的重要性。     

水下爆炸作用下箱型梁舰船冲击环境数值研究

舰船的冲击环境研究是舰船抗爆炸抗冲击设计的基础。箱型梁作为新型甲板结构,势必会从结构形式和总布置2个方面改变舰船刚度和质量的分布,从而改变了舰船的冲击环境。本文通过数值仿真技术,建立箱型梁结构舰船水下爆炸模型,运用冲击响应谱分析方法对箱型梁舰船结构冲击环境进行研究,将箱型梁舰船冲击环境特性与母型船进行对比,并将箱型梁内外冲击环境特性进行描述,得出箱型梁-舰船冲击环境特性规律,对箱型梁舰船抗水下爆炸冲击设计有一定的参考意义。     

六自由度Stewart平台运动学遗传神经网络正解

近年来,舰载相控阵雷达发展迅速,对其隔振措施和隔振机构的要求也越来越高。Stewart平台为一种通常的空间六自由度并联机器人,在舰载相控阵雷达中具有广泛的应用。为了解析Stewart平台工作空间和设置机构误差步长,必须运动学求解。本文针对当前Stewart平台正解法存在的问题,基于传统的正解法和Stewart平台结构,提出一种遗传神经网络正解算法,通过仿真验证可知,该方法具有较高的收敛性和较快的速度,有进一步推广应用的潜力。     

多径电磁环境下动态舰船定位系统设计

结合当下船舶定位系统使用环境频多电磁干扰的条件,且电磁信号呈现出多路径的特征性,现有舰船定位系统不论在硬件设计,还是在软件算法都无法在多路径电磁环境下准确有效的处理定位数据信号。因此,提出多径电磁环境下动态舰船定位系统设计。在现有定位系统的硬件基础上,添加多路径电磁干扰信号处理硬件,完成对后续软件算法的支持;构建电磁环境下的定位计算模型,获得所需优化参数;根据电磁优化量,引入多路径定位信号优化算法,多路径电磁信号进行优化,提升定位数据的识别准确定与抗干扰性,最后通过仿真实验来完成对提出设计系统有效性与可行性的测试。