船舶动力定位系统参数辨识方法的研究

根据船舶动力定位控制系统设计的需要,针对水面舰船三自由度动力定位系统的结构和组成原理,提出了水面舰船动力定位控制系统模型参数的离线最速下降寻优的辨识方法,它既能节约系统模型参数的辨识时间,又能减少试验费用,从总体上提高了动力系统研制过程的工作效率。     

RBF神经网络的舰船电力系统故障诊断模型

舰船电力系统故障诊断是当前的热点问题,经典舰船电力系统故障诊断模型存在各自的缺陷,影响舰船电力系统故障诊断结果,为了改善舰船电力系统故障诊断结果,提出了RBF神经网络的舰船电力系统故障诊断模型。首先分析当前舰船电力系统故障诊断研究进展,阐述了RBF神经网络的舰船电力系统故障诊断原理,然后从舰船电力系统工作状态中提取特征向量,引入RBF神经网络进行学习,产生舰船电力系统故障诊断模型,并对RBF神经网络参数优化问题进行改进,最后与当前几种经典模型进行了故障诊断对比测试,RBF神经网络的舰船电力系统故障诊断正确率超过92%,而经典模型的舰船电力系统故障诊断正确率低于90%,误诊现象出现的概率很高,验证了RBF神经网络用于舰船电力系统故障诊断的优越性。     

基于神经网络的舰船水平总振动频率计算方法

舰船水平总振动频率具有较强的波动性,当前线性方法无法描述舰船水平总振动频率的变化特点,导致舰船水平总振动频率计算精度低,为了提高舰船水平总振动频率的计算精度,提出了基于神经网络舰船水平总振动频率计算方法。采用BP神经网络强大的非线性学习能力对舰船水平总振动频率变化特点进行高精度的逼近,并对BP神经网络的参数优化问题进行研究,最后进行了舰船水平总振动频率计算的模拟实验,结果表明,BP神经网络解决了当前舰船水平总振动频率计算误差大的难题,获得了高精度的舰船水平总振动频率计算结果。     

舰舵参数分析仪的设计与实现

介绍舰舵参数分析仪的设计与实现过程。该分析仪采用自适应遗传算法实现对舰船运动系统的参数辨识,并将参数辨识结果和舰船运行状况进行实时显示,从而为自动舵的开发和调试提供了科学依据。     

基于混合深度学习的燃气轮机动态过程关键参数在线辨识北大核心CSCD

[目的]为克服燃气轮机非线性时变特性对动态控制及性能监测的影响,通过长短期记忆神经网络(LSTM)的时序记忆、非线性关系表达与高斯过程回归(GPR)的区间概率估计能力三者的结合,提出一种基于LSTM-GPR混合深度学习模型的关键动态参数在线辨识算法。[方法]首先,建立燃气轮机的动态机理模型,以燃料热值、压气机效率及负载电力矩为待辨识参数,生成大量训练数据;然后,构建LSTM-GPR参数辨识网络模型,并输入训练数据进行网络训练和权重系数学习;最后,使用训练好的LSTM-GPR混合模型对燃气轮机动态运行参数进行在线辨识,经分析辨识结果来验证所提算法的有效性。[结果]仿真结果表明,所提算法辨识结果准确,误差小于1%,实时性好,相比于LSTM单一模型能获得更好的均值估计效果,并给出可靠的结果置信区间。[结论]所提算法能有效应用于燃气轮机模型的关键动态参数在线辨识,为进一步应用于实际机组奠定了基础。     

基于SD卡舰舵参数采集传输系统设计

针对目前VDR中舰舵参数的提取困难问题,设计一种以C8051F500单片机为主控制器,SD卡为安全存储介质,GPRS-DTU为传输设备的采集传输系统,实现对舰船自动舵的航向、舵角、位置等参数的采集、存储和传输,为舰船运动模型参数辨识提供实验依据,并能优化自动舵的控制率。     

一种基于扩展状态观测器的智能船舶Nomoto模型参数辨识方法北大核心CSCD

[目的]为了支持制导、导航、控制等船舶智能化技术的测试验证平台的搭建,利用系统辨识技术得到高精度的智能船舶野本(Nomoto)运动模型参数。[方法]充分结合扩展状态观测器(ESO)以及鲁棒加权最小二乘支持向量回归(RW-LSSVR)算法的优势,提出一种高效低成本的混合参数辨识方法。为解决模型参数辨识中无法直接有效获取某些状态量的问题,构建了基于ESO的状态估计方法。基于估计方法与直接测量的船舶运动状态量,采用具有较强抗异常值干扰的RW-LSSVR对智能船舶二阶线性Nomoto运动模型参数进行辨识。以已知模型的两艘船舶为测验对象,对所提参数估计与辨识方法进行综合测验。[结果]在利用较少传感器的情况下,通过ESO可较精确地估计出非直接测量的船舶运动状态量,并且利用RW-LSSVR辨识得到的参数值十分接近标准值。[结论]利用所提方法获得的估计状态可用于参数辨识,并且辨识模型具有较好的泛化性。     

参数辨识在船舶运动控制中的研究与应用

本文以系统辨识的方法,对船舶运动模型--KT方程的参数进行辨识.通过分别研究最小二乘法和遗传算法在船舶运动方程参数辨识中的应用,提出了一种结合最小二乘法和间接模型参考自适应法的混合辨识算法,并经仿真实验数据的辨识结果分析,有力地证明了本方法的可行性和合理性.     

基于神经网络的舰船电气设备智能优化控制

舰船电气设备智能控制常采用PID控制方式,由于PID控制方式不具备没有自适应能力,当发生较大干扰时,舰船电气设备智能控制效果差,在较长时间后达到平稳状态。为了提升舰船电气设备智能控制效果,提出了神经网络的舰船电气设备智能优化控制方法。首先分析舰船电气设备智能控制原理,确定影响舰船电气设备智能控制性能的PID关键参数,然后引入神经网络对关键参数进行实时整定,以适应舰船电气设备外界条件变化,最后采用Matlab 2018仿真软件实现舰船电气设备智能优化控制仿真实验。与PID舰船电气设备控制方法相比,本文方法的舰船电气设备智能控制性能得到了明显改善,在发生较大的干扰条件下,可以在有效时间达到平稳状态,震荡时间短,提高了舰船电气设备对环境变化的鲁棒性。     

基于人工神经网络方法的舰船参数灵敏度分析

舰船参数灵敏度分析不仅为判断各参数的重要性大小提供了依据,量化的灵敏度指标也是后续参数估计的前提。在舰船系统中,参数与舰船综合性能的显式函数关系不易得到,导致一阶灵敏度指标无法直接求取。本文确定了舰船的几个主要参数,建立起了舰船综合性能评估框架,利用人工神经网络的方法,用C语言编制了一套舰船综合性能的评估程序,将已有的数据、专家经验等量化后得到评判指标数值,形成样本,进行神经网络训练,然后通过训练完成的神经网络对各个参数进行了灵敏度分析。     

环境最优区域动力定位控制方法的研究

环境最优区域控制是以能耗最小化为目标的船舶动力定位控制方法。环境最优区域控制是根据平均环境作用力自动控制船舶艏向至最优艏向角,通过对船舶状态的预测控制,在不使用任何环境传感器的情况下,用最少的能量,使其保持在限定的区域内运动,达到节约燃料、减少有害气体排放的目的。首先,建立了船舶数学模型,并采用环境最优艏向控制思想,使船舶以固定的半径和很小的回转速度做定常回转运动直至平衡位置,找到最优艏向角。在回转运动过程中,利用所设计的带有积分环节的非线性反步控制法对船舶运动进行控制。然后,通过预测船舶的状态,以能耗和精度为最优目标函数,采用滚动优化策略研究了区域预测控制,使船舶运动保持在限定的区域内。最后,对所研究的控制方法进行了仿真验证。结果表明,该方法达到了环境最优区域控制的目的。     

损管训练模拟系统在舰船中的应用研究

基于舰船六自由度运动模型,提出Vegar环境中舰船运动模型的数学表示及其C＋＋语言描述方法,构建基于Vegar[1]的交互式舰船六自由度三维实景仿真系统,解算破损状态下舰船的参数,拟合破损舰船静稳度曲线,反映舰船在破损状态下的浮性与稳性特征,提供多样化的损管决策方式,训练指挥员对破损的处置能力,评估损管决策方案的科学程度,提高指挥员组织指挥舰船损管的水平。     

基于可变权重的舰船装备保障资源模糊综合评价

针对舰船装备保障资源评估问题,建立了评估的指标体系,给出了指标的隶属度函数;在此基础上,提出了基于可变权重的舰船装备保障资源模糊综合评价模型.该方法克服了现有方法的人为因素的局限性,实例计算结果反映了评价结果在各等级上的隶属度分量,有助于帮助部队认识舰船装备保障资源的状态.     

Estimation of directional wave spectra and hull structural responses based on measured hull data on 14,000 TEU large container ships

To ensure hull structural strength of container ships in association with their increase in size, it is very important to grasp the hull stress histories all over the hull structure in actual sea state. However, ordinary hull stress monitoring systems are insufficient for this purpose because of the small number of stress sensors actually practicable. Therefore, in this paper, we discuss an approach to reproduce the hull stress responses which are not measured based on the estimated wave spectrum from the limited measurement data. To achieve this, we introduce a new model to estimate directional wave spectra based on measured ship stress responses and ship response functions, and further we estimate other ship responses using the model. To model an arbitrarily shaped directional wave distribution, the 360° direction is discretized into 36 directions of 10-degree intervals instead of using a directional distribution function, and in each direction, the wave spectrum is represented using the Ochi (3P) spectrum with three parameters (average wave period, significant wave height, and kurtosis). The authors discuss the evaluation results based on two stress response combinations, and a comparison is made between the sea state estimates made by the proposed method and the ocean wave hindcast database (JWA). Furthermore, by comparing the significant values and the spectra of the measured response of the ship with the estimated response based on both the estimated sea state by the proposed method and the hindcast sea state, the accuracies of the proposed method and the hindcast method are discussed in terms of ship stress estimation at non-instrumented locations.     

船体强度三维有限元分析的载荷直接计算和验证

采用载荷直接计算法对鞭船船体强度进行三维有限元分析，并用该船的实航测试数据和“船体梁理论”进行了验证和讨论。     

纵倾优化下的船舶能效数值模型

通过Fluent数值计算和Simulink建模仿真的方法,建立船舶的CFD计算模型及能确定转速(n)-航速(V_s)-船舶能效营运指数(EEOI)间对应关系的船舶能效准稳态仿真模型,进而分析不同工况下纵倾变化对船舶营运能效的影响。以定转速航行模式的46000t油轮为目标船,经模型的计算和船模试验的验证,发现适当纵倾可提高目标船的营运能效。结合相关海事公约法规,计算目标船的最佳纵倾在艉倾2.61m处,可降低EEOI达0.8%。     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

基于新型滑动模态和观测器的船舶自动舵设计

设计一种新型准滑动模态船舶自适应自动舵,该自动舵可以克服模型参数未知和外界扰动,具有较强鲁棒性。为克服滑模面切换带来的抖振,在指数趋近律的基础上,提出一种新型的双曲正弦函数的指数趋近律,使轨迹的运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联,实现自适应调节,使切换平缓;同时利用状态观测器对船舶模型参数及外界干扰进行观测,从而实现有效补偿;最后借鉴Backstepping方法设计船舶航向滑模控制器。通过对一具体船舶航向控制器的仿真,验证了上述方法的有效性。     

江海直达宽扁船型弯扭强度直接计算的一种简化方法

江海直达宽扁船型对保证结构的强度和刚度极为不利,应对其弯扭强度进行直接计算。本文根据《江海通航船舶建造规范（报批稿）》,采用一种简化方法对一艘设计中的多用途江海直达船进行了弯扭强度的直接计算。论文介绍了斜浪的施加和平衡调整的过程,通过与惯性释放方法的对比,验证了基于规范的约束方法的安全性,本文还对装卸过程中的危险状态进行了强度校核,建议规范将装卸过程也纳入船体结构强度校核体系。     

海上航行横向干货补给系统仿真

在分析张力作动筒高架索恒张力控制系统性能、货物滑车在高架索上的运动状态和货物滑车全程自动传输控制系统性能的基础上,建立了海上航行横向干货补给系统的数学模型,利用Matlab/simulink软件建立了仿真模型。通过对高架索恒张力系统性能和货物滑车全程自动传输控制性能仿真,表明建立的仿真模型是可行的,货物滑车采用PID控制方式传输是稳定的,在高海况下能按照预设好的传输速度从补给船传输到接收舰,但采用梯形加减速控制方法不利于滑车的平稳传输。