穿浪双体船T型水翼状态反馈H∞控制器设计

穿浪双体船在海洋中高速航行时,纵向运动会对其性能造成不利影响,产生的垂向加速度使乘员晕船,设备短期失效。为了解决此问题,首先建立穿浪双体船纵摇和垂荡运动模型,然后运用切片理论求解运动方程中的水动力系数,将随机海浪作为外界干扰,以T型水翼为纵向运动稳定装置,进而建立带T型水翼的穿浪双体船纵向运动模型。最后以90 m长的穿浪双体船为研究对象,利用状态反馈H∞控制策略设计控制器,对船体的纵摇和垂荡进行仿真实验。结果表明:状态反馈H∞控制器可有效地减小船舶纵向运动,降低晕船率,为减小高速船纵向运动提供可靠实用的方法。     

一种船舶姿态控制系统样机方案设计

船舶在高速航行状态下的耐波性易受到波浪影响，姿态控制系统是提高船体在高速航行状态下耐波性的重要手段，论文提出一种穿浪双体船姿态控制系统样机设计方案，该系统的控制附体包括 T 型水翼和两个压浪板，控制附体均采用液压方式进行控制，并实现了样机研制，验证了方案的可行性，为船舶姿态控制系统研制提供参考。     

水翼对高速双体船纵向减摇性能影响研究

基于水翼在高速双体船上的广泛应用,运用Fluent软件,通过在水翼的攻角、尺寸、安装方式方面进行选型设计,研究水翼与高速双体船之间的相互影响,并且基于静特征数的附体减摇能力分析方法,研究静水中水翼对高速双体船的纵向减摇性能。计算分析结果表明,水翼对高速双体船的纵向运动能起到一定的辅助作用,可以减缓船体的纵摇与升沉。     

基于LMI的舰船电力系统鲁棒H∞建模方法研究

基于鲁棒H∞控制的方法,提出并建立了3台发电机并联运行工况下舰船电力系统的数学模型.介绍了鲁棒控制的线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)算法,利用该算法设计了状态反馈控制器,并对含有该控制器的系统进行了仿真研究.     

基于LMI的舰船电力系统鲁棒H∞建模方法研究

基于鲁棒H∞控制的方法，提出并建立了3台发电机并联运行工况下舰船电力系统的数学模型。介绍了鲁捧控制的线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)算法，利用该算法没计了状态反馈控制器，并对含有该控制器的系统进行了仿真研究。     

水翼复合小水线面双体船低阻特性的数值分析

为了获取高速航行的复合船型的阻力,基于Star-CCM+软件平台,考虑到航行姿态变化的影响,通过求解RANS方程和船体运动方程,采用DFBI的方式实时监控船体受力,在运动稳定后得出船体的航行姿态及阻力。本文选取一定速度范围内的水翼复合小水线面双体船进行数值计算,并和模型试验进行对比,计算结果与试验数据吻合较好,较适合该类船型的阻力估算。     

基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计

穿浪双体船独特的船体结构使得其横摇运动较小,但在高海况高航速行时垂向运动比较剧烈,为此需要一种有效的控制系统来解决问题。本文设计的控制系统由船首的T型水翼和船尾的纵倾调整尾板构成,运用合理的控制策略使二者统筹配合,发挥最优的减摇效果。首先建立双体船的垂向运动模型,利用切片理论求解水动力系数;然后采用Fluent仿真分析T型水翼和纵倾调整尾板的水动力特性;在此基础上设计LQG控制器,对不同海况下的穿浪双体船的垂向运动进行仿真研究。结果表明,运用LQG控制策略设计的运动控制系统能够很好地抑制双体船的垂向运动。     

基于LMI理论的舰船电力系统稳定器的设计

针对舰船电力系统的模型和干扰的不确定性，本文利用不确定性线性系统的鲁棒H∞控制理论，建立了船舶电力系统的数学模型，并在电力系统控制器的设计中引入了状态反馈H∞控制方法，从而便可应用线性矩阵不等式（LMI）方法求解控制器的解。仿真结果表明，基于H∞控制理论控制发电机的励磁控制能适应电力系统的各种干扰，提高了船舶电力系统控制器的稳定性。     

高速轻型穿浪双体船纵向运动改善措施研究

针对在改善高速轻型穿浪双体船(WPC)迎浪中波长与船长接近时纵向运动幅度较大的缺点,采用了理论计算与模型试验相结合的方法,对250 t级穿浪双体船开展了水翼改善纵向运动的理论和试验研究,分析了水翼形式、尺度和安装位置等对纵向运动的影响规律。数值计算和试验结果的比较表明,计及水翼—船体水动力干扰影响的切片理论可满足WPC加水翼后波浪中纵向运动计算的需要,但在纵向运动响应峰值处数值计算结果偏高。模型试验表明,250 t级WPC加装水翼后,迎浪纵摇和垂荡有义幅值可减少20%～30%。     

水翼艇纵向运动多变量随机最优控制仿真

基于随机控制理论，针对全浸式水翼艇的多变量随机控制方法进行探讨，并着重分析水翼艇的纵向运动姿态的随机最优控制。首先，依据动力学原理对其运动方程的建立和线性化进行了推导。其次，利用线性卡尔曼滤波器对其纵向运动姿态进行估计，依据LOG性能指标构造了最优控制规律。通过施加控制前后状态的比较，可以看出，应用随机最优控制的方法，对水翼艇的纵向运动进行控制取得了良好的效果。     

非典型双体船波浪载荷直接计算

小型双体船船体细长,仅由2个片体和桁架式连接桥结构组成,属于非高速双体船。因此,采用规范公式对其波浪载荷进行计算已不合理。采用中国船级社（CCS）的三维频域线性水动力计算软件COMPASS-WALCS对该型水面靶标波浪载荷直接计算,建立船体湿表面有限元模型、全船质量模型,根据三维辐射-绕射理论计算得到非典型双体船在满载工况时主要载荷参数的短期和长期预报值,确定不同组合工况下的设计波参数,用于全船结构强度的计算校核。对类似船型的船体波浪载荷直接计算提供参考依据。     

基于一类2D系统有记忆状态反馈H∞保性能控制

基于Roesser模型研究不确定非线性离散时滞2D系统的H∞控制保性能问题,在非线性项和不确定项满足特定的条件下,分别导出具有H∞控制性能的有记忆状态反馈保性能控制器存在的充分条件,寻找出H∞保性能控制器的优化设计方法,使得闭环系统在渐近稳定的同时,小于某个确定的上界.最后通过仿真验证有记忆状态反馈H∞保性能控制器设计方法的有效性.     

水翼增升双体船阻力预报方法研究

本文介绍了作者在对水翼增升双体船的系列船模试验研究的基础上,对水翼和船体的阻力与升力进行了计算与分析,并由此引入了对这种全新船型的阻力计算与预防方法。该方法可以扩展应用至具有相似双体船型参数和不同水翼参数的水翼双体船的阻力预报。     

基于T-S模糊模型的船舶舵减横摇H∞状态反馈控制

提出了一种新的船舶舵减摇控制器的设计方法。首先建立了船舶横摇和艏摇运动控制的Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,然后利用并行分布补偿(PDC)原理,得到了该系统的H∞状态反馈模糊控制器。应用李雅谱诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法推导了H∞控制器的设计。仿真结果验证了所设计H∞模糊控制器能够有效地减小横摇。     

小水线面双体船的波浪动载荷响应

本文提供了小水线面双体船（SWATH）结构载荷的解析方法以及用于初步设计的简捷算法经验公式。确定船体运动和波浪载荷的方法是以谐波中船舶的线性响应为基础，按零航速横浪来计算的。根据模型试验结果此种状态是SWATH最危险的载荷状态。以前应用于3000－30000t船的经验算法往往被不正确地用于小吨位的船上，文中提供了一个新的经验算法可将应用界限扩展到小如50t的SWATH船上。     

带自控翼穿浪双体船纵向运动研究

减小穿浪双体船在波浪上的纵向运动对提高其性能具有非常重要的意义。本文在传统固定水翼和尾压浪板的基础上引入自控翼系统,根据切片理论,利用Matlab编程计算穿浪双体船的纵向运动。根据计算和试验结果分析得到水翼的最佳运动控制方式,进而得到穿浪双体船带自控翼时的纵向运动。对比结果表明,自控翼系统可以较大地减小穿浪双体船的纵摇幅值。     

基于振荡水翼波浪能回收的船舶节能推进研究

文章提出了在船体两侧用螺旋弹簧连接振荡水翼进行波浪能回收以实现船舶节能推进的设想。基于势流理论求解了顶浪情况下振荡水翼与船体的频域耦合水动力模型。采用吴耀祖推导出的二维水动力模型来预报水下振荡水翼在波浪中产生的推力、升力和转动力矩;同时用耦合的垂荡和纵摇模型来预报船舶的运动响应。两个模型均是在频域中进行建立,之间的耦合影响根据螺旋弹簧的力学特性加以模拟。以一艘集装箱船为例,对该方案的效果进行了研究。结果表明：当船舶的垂向运动较大时,振荡水翼能有效回收波浪能从而产生推进力;并且,水翼会对船舶的耐波特性产生影响。对水翼相对船体的纵向位置和螺旋弹簧刚度系数两个参数进行了研究,发现水翼连接位置应尽可能远离船中;而更高的刚度系数更有利于水翼产生大的推进力。由此总结出了一些提升系统性能的设计建议以供参考,并为开展水池试验打下基础。     

三维流体动力方法计算穿浪双体船的船体响应

穿浪双体船船型复杂,航速较高,要准确预报其波浪载荷比较困难,但同时对于结构设计而言又非常重要。基于线性势流理论,采用三维流体动力学方法在时域上计算了穿浪双体船的运动响应和波浪载荷,时域计算结果经过傅立叶变换,在频域上分析了其响应特征。通过与规则波中试验结果和数值计算结果进行比较分析,表明用该方法计算穿浪双体船的船体响应可以获得比较满意的结果,可应用于同类船舶的波浪载荷预报。     

线性不确定离散系统的鲁棒H∞控制器设计

研究了一类具有范数有界非线性不确定性的线性离散时间系统的鲁棒H∞控制问题.目的是设计输出反馈控制器和估计不确定性的界,使得闭环系统鲁棒稳定且具有给定的H∞性能水平.首先,利用二次Lyapunov函数方法给出了无激励系统的鲁棒H∞性能分析结果,然后,通过线性矩阵不等式方法,分别给出了鲁棒H∞性能所能容忍的不确定性的界的求...     

高速复合水翼双体船的运动预报(英文)

基于2.5D理论,考虑粘性影响,预报了高速复合水翼双体船在规则波中的运动响应,并与试验结果进行了比较.在计算过程中,对复合水翼模型进行了简化,且计算了不同升力浮力比对运动的影响.结果反应出在计算高速双体船和水翼双体复合船型纵向运动性能时,水的粘性影响不可忽略,且计算表明计算值与试验值符合较好,文中提供的方法可提高这类高速水翼双体复合船型的运动预报精度.