基于时标分离的喷水推进船舶航向/航速控制

针对喷水推进船舶机动过程中的航向控制和航速损失的问题,提出一种基于时标分离的航向航速控制系统结构,将航向和航速之间的耦合归结为系统之间的干扰,利用反步法在不匹配不确定系统设计中的优点,以及滑模控制对系统干扰的抑制能力和动态逆对反步设计中逆求解精确性的提高能力,分别设计航向反步滑模控制器和航速反步动态逆控制器,解决船舶机动过程中航向和航速的稳定控制问题.     

控制力约束条件下的喷水推进船鲁棒控制

文章研究了控制力约束(即具体硬件限制)条件下的喷水推进船航速航向鲁棒控制问题.以具体型号喷水推进器为例,根据功率-转速图谱和航速-推力图谱,提出一种推力-航速-转速的三元函数拟合分析方法;在此基础上,针对喷水推进船的航速与航向鲁棒控制问题,设计了航速控制律,并基于滑模控制理论设计了艏向控制算法.在航速与航向控制律的设计过程中,考虑到主机转速和喷口转角的硬件限制条件,通过对一艘喷水推进船的路径跟踪控制仿真,验证了所设计的推力函数和控制律应用于实际喷水推进无人艇的可行性.     

减摇鳍变参数PID控制器的设计

传统的减摇鳍ＰＩＤ控制器不能在各种海情和各种航速，航向下保持最优的减摇性能。本文提出了一种变参数ＰＩＤ控制器，它选用了一组性能指标，利用改变控制器参数来达到在各种航向，航速和海情下的减摇鳍的最优减摇效果。文中还提出了利用８０９７ＢＨ单片机实现变参数控制方案。     

小生境进化算法及其在舰船耐波性优选中的应用

本文介绍了小生境进化算法(NEA)非线性优选模型.通过对广义欺骗性问题的仿真和在舰船耐波性航向航速优选中的成功应用,及与标准遗传算法和黄金分割法的比较,表明算法在复杂非线性优选中具有快速、高效、鲁棒性强的特点,并能在全局范围内有效地搜索所有最优解.应用表明,海上补给航向航速优选对于航向比较敏感,而对航速则有一个较宽的选择范围.     

缆船非线性拖带系统及数值仿真

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖带船舶拖点位置匹配的方法,建立了缆-船非线性整体的拖带动力学模型,采用数值计算法实现了时域内拖带运动的模拟.对一艘具有航向稳定性船舶进行了拖带运动数值计算,拖带船舶采用PD控制方法较真实地模拟了拖带船舶航向改变的运动过程.数值计算讨论了拖点位置、拖缆长度、拖带航速对拖带航向稳定性的影响,结果表明：拖带航向稳定性与线性拖带理论一致,即拖点位置在水动力作用点之前拖带航向具有稳定性,拖缆长度和拖带航速对拖带航向稳定性无影响.拖缆长度和拖带航速可以影响拖带的航行品质,增加拖缆长度能有效抑制拖缆张力的振荡,拖带航速影响到航向角的响应快慢和超调量.     

大风浪中多因素优化航向航速选择

本文在全面考虑风浪对舰船影响的基础上,提出了如何在非规则波中优选航向、航速的模式。其要点是给出每一影响因素的允许概率 P_a,再根据当前海况和设立的航向、航速计算出实际的值 P_a,两者相减加权后逐一代入耐波性评估公式,得出该航向、航速下的耐波性评估值 R_x。随之用多变量函数极值解法中的因素交替法,优选出 R_x 最小的航向航速。全部计算必须在计算机上进行。本文提出的这种新的思考方式,目的是推动以定量为持征的大风浪中航行问题及早解决。     

基于航速保持的舵减摇控制方法

船舶航行受阻力影响引起航速和能量损耗。研究船舶在静水和波浪中的附加阻力,给出船舶航行时的总体航速损失的计算方法。设计带有航速损失约束的自动舵控制系统,依据舵角协同控制方法设计航向和舵减摇滑模控制规律。综合讨论"航向"与"航向+减摇"两种工作情况,包括横摇稳定、航向精度、航速保持、操舵能量消耗。仿真结果表明:该方法可以有效保持航速;从航行经济性的角度,对于同时安装有减摇鳍和自动舵的船舶,不推荐采用舵鳍联合减摇的控制方法。     

大风浪中船舶航行安全性评价

从船舶在波浪中运动的机理出发，将模糊数学中的层次分析法理论用到大风浪中船舶航行安全性评估上来，开发了相应的计算程序。寻找到了船舶在波浪中航行时的安全航态范围和在某一航速(或航向)时的最佳航向(或航速)，形成了一套“理论航法”，使得驾驶员在操纵船舶时能够得到有效的指导。     

舰船在波浪中优选航向航速的计算

舰船在波浪中航行时,波浪引起的横摇、纵摇、升沉、甲板淹湿、砰击等因素会影响舰船完成其任务甚至危及航行安全。因而在大风浪中航行时,为了进行正常作业或为了航行安全常常需要调整航向航速。为了及时选择最佳的航向航速,本文提出的方法是:根据在原航向上测得的纵摇与横摇的数据估计出当时的海浪谱参数,根据该浪谱参数预报改用其它航向航速后船的纵摇、横摇、升沉的幅值及甲板淹湿、砰击的概率,在此基础上选出航向航速的可行范围及最佳值。本文提出的所有计算均由计算机自动完成,从而使在波浪中调整航向航速的决策方法由传统的依靠驾驶员的经验估计变为用计算机自动进行定量分析。     

一种新型喷水推进操纵装置

本文介绍了一种用于喷水推进船舶的新型操纵装置。它具有两种结构形式,分别适用于单泵和双泵喷水推进船。这种操纵装置既可作为控制面来控制船舶的航向,又可作为倒航机构使船倒航,还可在不改变主机运转工况下无级调节船的航速。最后介绍了此种操纵装置的模型试验结果。试验表明该装置能有效地控制船舶正倒航的航向和调节船舶的航速。     

一种基于GPS的自动航向控制系统

全球定位系统(GPS)提供了高精度的位置信息和航向、航速等运动要素,借助这些参数,该文实现了可以控制船舶按照既定路线航行的自动航向控制系统。     

船舶航向PID型模糊控制器研究

航速变化及由此引起的干扰使得船舶航向控制较为困难。基于常规max-min型Mamdani模糊控制器(fuzzy controller,FC),再增加积分项,将PD型模糊控制器与PI型模糊控制器相并联,构造了一种新的船舶航向PID型模糊控制器。该模糊控制器充分利用了常规PID控制器的设计经验来调节参数。不同航速下的5 446TEU集装箱船及"育龙"号实习船模型仿真结果表明,与常规PID控制器和模糊控制器的效果相比,不但航向设定值跟踪控制性能得到了保证,还具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

破损舰艇拖航中总纵强度的安全性分析

应用Korvin-Kroukovsky和Jacobs的切片理论分析舰艇在规则波浪扰动情况下垂荡和纵摇运动对破损舰弯矩的影响,计算不同航向航速下破损舰在典型海况中的弯矩值,给出最小弯矩下对应的典型航向航速,适用于救援船舯附近破损的军用舰艇等细长型的大型船舶拖带安全性分析。     

舰船风浪中航行及操纵系统

基于风浪中经验航法和理论航法相结合的观点；汲取耐波性等领域的研究成果，提出了一种实用的风浪航行操纵系统，集合3个子系统（海浪计算子系统，航向航速优选子系统，摇荡短期时历预子系统）的计算结果，合理组合，可满足风浪航行及转向时机，舰载直升机起降时同，海上补给及拖带航向航速选择等决策的需求。     

国际航标协会（IALA）A-126建议案AIS在航标上的应用——附件航标自动识别系统

自动识别系统(AIS)是工作在VHF海上移动频段的自主、连续广播系统，在参与船舶和岸站之间交换船舶识别码、船位、航向及航速等信息。它采用时分多址(TDMA)技术，以快速更新率处理各种报告，满足高速广播速率的要求，确保操作运行安全可靠。     

动态模糊神经网络在船舶航向控制器上的应用

当船舶在海湾、海峡等狭窄海域行驶时,对于船舶航向控制器的可靠性和灵活性均有较高的要求,由于船舶模型的参数受到航速和载重量的影响,因而无法保证航向控制的精确性。本文提出一种船舶模型控制与动态神经网络相结合的方法,提高船舶航向控制器的控制精度和可靠性。设计一种零稳态误差控制器对船舶航向进行控制,同时利用模糊神经网络确定闭环控制系统的极点,并用仿真证明本文提出的方法具有较高的精确性和可靠性。     

一种舰船实际航速的计算方法

在舰船航线设计、舰船机动等领域,舰船在不同海况下沿不同航向航行的实际航速计算都是一个关键性问题。在近岸、近海区域,舰船实际航速的计算涉及到海流计算、舰船在风浪中的失速计算、浅水失速计算等多个方面。本文通过分析影响航速计算的主要因素,给出了适用于舰船实际航速计算的具体模式。     

雷达避碰中误差理论的应用

本文运用误差理论对用雷达标绘法求解来船航向航速的准确性进行了定量分析。在分析的基础上给出了一种新的绘算避让航向的方法。使用该方法能保证以95％以上的概率安全地避让来船于预定的 minCPA 以外,并且使转向角度最小。     

AIS对VTS运作的改善

船舶自动识别系统(AIS)正常工作时,将自动发送船名、呼号等静态信息;船位、航向、航速等动态信息;吃水、目的港等航次信息;还可以人工编辑短信息,向另一个AIS台站或另一群AIS发送短信。随着AIS的     

基于能效管理的船舶航速系统优化设计

在目前航运业市场低迷、运力过剩的境况下,航运企业愈发重视对燃油成本的控制,对航速节油也有了更多的要求.为此,提出基于能效管理的船舶航速系统优化设计,计算船舶营运的经济航速.并结合航次的航线、航向、航速及每段航线的天气、水文等信息,对船舶营运航速的模型进行不断优化调整,指导船舶航行,为船舶及船岸操作提供决策支持,以达到优化节能的目的.