大型船舶自动舵系统精准智能航向控制研究

为保持船舶在指定轨迹上航行,目前使用最为广泛的技术是船舶航向自动舵控制系统。基于航行安全和节约成本的考虑,船舶航行对自动舵的精确度提出了越来越高的要求。目前,通常采用船舶操纵运动模型研究船舶自动舵控制系统。通过分析船舶运动及其受到干扰力作用的情况,建立船舶控制系统数学模型。本文结合PID控制、模糊控制和粒子群算法,分析研究船舶航向自动舵控制系统。     

自主航行船舶的技术路径

<正>自主航行三大核心技术为态势感知、运动控制和智能决策。智能航运已经成为航运业发展的一个主要方向,船舶自主航行技术是实现智能航运的关键技术。随着人工智能技术及高速处理器在近十年来的高速发展,自主航行技术的发展已经初具雏形,具有自主航行技术的船舶已经开始进行试验,在未来几年内具有商业价值的自主航行船舶将进入运营阶段。     

智能船舶技术发展与趋势简述

近年来,智能船舶技术已受到全球造船界与航运界的广泛关注。智能船舶以实现船舶及其配套设备、航行环境的智能化、自主化发展为目标,深度融合传统船舶设计与制造技术以及现代信息通讯与人工智能技术。通过从部分设备智能到全船智能系统、从内河到远洋、从单船智能航行到协同智能编队航行、从人机共融到远程自主的逐步发展,实现其以增强驾驶、辅助驾驶、远程驾驶、自主驾驶等为代表的阶段性功能,最终呈现智能航运新业态。     

智能船舶海上试验场建设现状及发展趋势

我国智能船舶面临较好的发展形势,船舶智能化、无人化将是船舶未来发展的主要方向。我国船舶工业和航运界在智能船舶领域进行了探索与研究,相关科研项目正在积极开展。智能技术工程化应用初显成效,已形成一定的技术积累和产业基础,基本与国际先进水平保持同步。但总体而言,全球智能船舶仍处于探索和发展的初级阶段,智能船舶标准体系、测试与验证体系亟待建立,智能技术工程化应用十分有限,相关国际海事公约法规研究刚刚起步。因此,急需建立大型智能船舶综合测试与验证海上试验场,实现复杂海况下智能船舶航行与作业能力验证,为智能船舶技术发展和智能船舶运营无人化提供有力保障。本文对国内外海上试验场发展现状进行介绍,并对面临的机遇与挑战进行了探讨。建设国家级的智能船舶海上试验场对提高我国航运智能化、安全、营运效率,降低航运成本具有重要意义,将大力促进我国船舶产业智能化升级,提升我国船舶制造和航运市场的国际竞争力。     

智能船舶技术和无人驾驶技术研究

智能船舶概念的兴起以及智能船舶技术的日益发展,已使船舶智能化成为全球航运的大势所趋。文中结合中国船级社今年3月正式发布的《智能船舶规范》,具体介绍了智能船舶技术的六大功能模块(智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台)的主要功能、技术要求,以及实现无人驾驶技术的主要功能和实现难点,对相关技术人员依据《智能船舶规范》进行设计、制造智能船舶方面具有一定借鉴作用。     

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。     

基于最优滑模控制理论的船舶稳定性控制策略研究

船舶的稳定性设计具有非常重要的意义,可以有效保障船舶的航行安全,提高船舶航运的可靠性。传统船舶的稳定性设计主要集中在船体的水动力优化和自动舵设计方面,本文针对船舶的稳定性,首先建立了稳定性模型,然后基于一种最优滑模控制理论,开发了一种新型船舶稳定性控制策略,并对该控制策略的原理和基本结构进行了详细的介绍。本文的研究对提高船舶的稳定性,改善船舶航行安全有重要的意义。     

智能航行船舶的治理

习近平总书记指出,经济强国必定是海洋强国、航运强国.智能航运是航运强国建设的综合性抓手,也是全世界航运竞争的主战场之一.2018年12月,工业和信息化部联合交通运输部、国防科工局发布了《智能船舶发展行动计划(2019-2021年)》,目标是经过3年努力,形成我国智能船舶发展顶层规划,初步建立智能船舶规范标准体系,突破智能航行核心技术,完成相关重点智能设备系统研制,实现远程遥控、自主航行等功能的典型场景试点示范,保持我国智能船舶发展与世界先进水平同步.2019年5月,交通运输部联合工业和信息化部、国家发改委、科学技术部、财政部、教育部和中央网信办发布了《智能航运发展指导意见》,首次系统地针对智能船舶、智能港口、智能监管、智能航行保障和智能航运服务这5个智能航运的组成要素提出了发展目标、主要任务和保障措施,由此,智能航运发展走上了快车道[1].     

基于神经网络的船舶自动舵控制算法研究与分析

为了研究不同神经网络模型对船舶自动舵性能的影响,实现了基于不同种类神经网络的自动舵控制系统算法仿真。将影响船舶航行的因素进行量化处理作为神经网络的输入;网络训练样本则来自上海海事大学高级船员考试系统中的记录,并对其中的数据进行优化筛选处理;采用DeepLearnToolBox工具实现对获取的样本进行有监督的训练。通过航行模拟实验可知,相较于传统浅层神经网络,基于深度神经网络的自动舵控制算法具有较小的误差及较高的控制精度,与资深船长的模拟操船误差最小仅为5.2%。     

浅水效应对船舶航行安全的影响及对策

为保障船舶在相对浅水水域的航行安全,阐述界定浅水水域的3种方法,介绍浅水效应对船舶航行造成的影响,提出浅水区安全航行的对策:自主减速航行;利用船舶测深仪不断测深;忌用自动舵;提前备车备锚;正确对待浅水效应对停船冲程的作用;船舶会遇时提前减速避让。在相对浅水水域谨慎驾驶,正确对待浅水效应可提高浅水域航行安全水平。     

交通运输公益卫星系统建设助力智能船舶发展

当前,智能船舶仍处于探索和发展的初级阶段,稳定可靠的船岸通信则是未来智能船舶运营的基础支撑。文中在研究智能船舶与通信卫星产业发展现状的基础上,结合国内外智能航运通信发展规划,提出通过推进航运与卫星产业融合发展、建立自主可控的交通运输公益卫星系统,以保障未来智能船舶运营发展与航行安全。     

船舶非线性响应的鲁棒神经网络控制研究

随着船舶向着大型化、高速化方向发展,海上交通变得更加拥挤,船舶的航向控制技术引起了研究人员的广泛关注。自动舵是船舶航向控制的关键设备,近代以来出现了PID自动舵、自适应自动舵和智能自动舵等多种形式,实现了船舶运动的精确、灵活控制。本文针对船舶航向控制的非线性响应问题,在传统自动舵系统的基础上,提出了一种基于鲁棒神经网络的船舶运动控制器,建立了海风、海浪等非线性响应的函数模型,并进行了该船舶运动控制器的控制响应仿真。     

自动舵故障原因分析

自动舵是远洋船舶最重要的设备之一,是自动控制船舶航向的设备,它的性能直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动舵的电气控制系统复杂,出现故障对于电气管理经验不足的管理者不知如何下手。本文从舵机故障的现象入手,对自动舵电气控制系统的功能块分析可能出现故障的原因。     

主动舵潜水三相异步电动机

主动舵是船舶动力定位和低速航行的重要设备,其电机及螺旋桨安装在船体舵叶的腹板中,见图1。采用主动舵可显著改善船舶操纵性能,减小船舶回转直径。万吨级船舶可用主动舵作3节左右的低速航行;也可用来抵消风     

智能航行系统可靠性测试验证关键问题研究

<正>现今,船舶智能化方兴未艾,世界主要航运国家都制定了智能船舶发展规划及行动计划。智能船舶内涵丰富,包括智能航行、智能机舱、智能船体、智能能效管理、智能货物管理等多个方向,通过“智能赋能”,使船舶更加安全、环保、经济和高效。     

船舶航向模糊控制自动舵系统的设计研究

根据传统ＰＩＤ自动舵的优点和不足，提出了一种由自动驾驶系统的航行信息收集模块和自动航迹保持模块，与一种模糊ＰＩＤ控制器一起构成的自动舵系统的设计方法。经过仿真试验证明，该控制器是有效的，而且船舶自动舵系统的性能也有明显提高。     

船舶增强现实导航系统中计算机视觉技术的应用

航运的高速发展以及船舶航行的复杂环境对导航系统提出了更高的需求,传统的导航系统已经无法满足船舶航行的需求,增强现实和计算机视觉技术的发展,为实现船舶航行的安全化、智能化提供了坚实基础。本文根据传统船舶导航系统存在的不足,利用增强现实虚实融合的特点,结合计算机视觉技术,设计基于增强现实技术的船舶导航系统,并着重分析了导航系统中关键的距离测量、目标处理及检测方法,使得船舶安全、智能航行成为可能。     

智能航保体系构建初探

<正>《交通强国建设纲要》指出要构建互联互通、面向全球的交通网络,《智能航运发展指导意见》提出加快推进智能航运技术创新和船舶智能航保体系建设。国际上,IMO研究制定相关公约以规范解决水面自主无人船安全环保等问题,多国政府明确表态支持无人船发展和应用;国内,无人船及其智能航行研究正如火如荼,中国船级社率先发布了智能船舶检验评估指南等。可以预见,随着智能技术发展,智能航运是当今全球航运发展的前沿趋势,是交通强国建设的重点领域。作为智能航运基础性先导性工作,如何构建适应并满足智能航运发展要求的智能航保体系是我们亟需研究并加快推进的一项重要工作。     

船舶行业将驶入智能时代

<正>在大数据时代背景下,船舶智能化已经成为船舶制造与航运领域发展的必然趋势。同时,智能船舶也是《中国制造2025》中明确重点发展的领域,代表了船舶未来的方向,关乎航运业的转型升级。因此我国应在智能船舶制造领域加大投入和研发力度,以占据这一大市场。     

智能船舶在海事监管中的应用

<正>智能船舶将新技术与传统船舶技术融合,必将为海事监管提供有力保障。智能船舶是指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段,自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术,在船舶航行、管理、维护保养、