船舶自动舵控制系统设计与比较

文中建立船舶操纵控制系统数学模型,设计了传统PID控制和基于频域法的超前控制这两种船舶自动舵控制系统,通过MATLAB/Simulink仿真平台,对设计的控制系统进行仿真研究。仿真结果表明：新设计的频域控制器控制特性明显优于传统PID控制结构,具有良好的操纵性能,能够为航渡任务的安全与顺利完成提供有力保障。     

基于MATLAB的高速单体船推进系统参数优化配置及实时仿真

以船舶快速性指标和航速控制性能指标的乘积形式作为高速单体船推进系统优化的数学模型,采用模糊优化与遗传算法复合的模糊遗传算法作为其优化方法,在MATLAB平台上建立了仿真模型,编制了优化程序,并进行了船舶推进系统参数的实时优化配置及仿真,结果表明该方法比普通的遗传算法寻优能力要强,符合工程需要。     

吊舱推进与传统推进船舶操纵性能对比分析

吊舱推进器因具有提高船舶推进效率及操纵灵活等特点而越来越受到人们的重视。为深入研究吊舱推进船舶的操纵性能,文章对某深水铺管起重船进行了吊舱推进操纵和舵操纵两种方式下的操纵性模型对比试验,试验结果表明,吊舱推进操纵船舶的回转运动性能及应舵性能要大大优于舵操纵船舶,而纠向和保持航向能力两者相当;同时,文中对吊舱推进船舶的操纵性能进行了分析,可为实船操作提供一定的参考。     

高速船推进性能优化设计

以三种典型的高速船(高速单体船、翼滑艇和穿浪艇)为例,建立了其推进(普通螺旋桨、可调螺距螺旋桨及喷水推进)系统及智能控制的数学模型,并在Matlab/Simulink上实现仿真;建立了推进系统的优化数学模型,编制了优化算法(混沌算法、遗传算法和粒子群算法)程序,实现了智能推进系统的优化设计;最后,运用Matlab/GUIDE进行界面设计,编制了高速船智能推进系统仿真与优化软件,实现了良好的人机互动.计算结果表明,该软件能在高速船初步设计时为自动控制的推进系统综合分析提供一种新的稳定可靠的软件平台.     

双喷水推进船舶的运动控制技术研究

探讨采用双喷水推进无侧推器船舶的转向和横移控制能力,分析船舶动力和运动规律,设计自动控制器实现船舶的运动控制.采用三自由度运动数学模型,通过设计推进力大小方向和倒车斗综合控制器来调节喷水推进力对船舶进行控制,达到船舶运动的特定要求的目标.通过对10m滑水型艇的实例进行计算,仿真结果表明,通过对喷水推进器喷水方向和倒车斗的联合操纵,系统具有较强的跟踪特定运动能力.     

浅狭航道中船舶操纵性能的预报仿真

利用深水平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过浅水修正和岸壁效应近似建立了船舶在浅狭航道中操纵运动数学模型,针对M ariner船开展了浅狭航道中的操纵运动预报,探讨了直航状态下浅水及岸壁效应对船舶运动轨迹和航向的影响,仿真结果能够为船舶在浅狭航道中的操纵与控制提供参考。     

船舶航向非线性反演自适应滑模控制

为实现船舶在大幅度改向操纵运动中航向准确快速跟踪控制,采用Bech船舶操纵运动数学模型精确描述船舶运动性能。考虑到船舶运动中固有的非线性、模型不确定性和风、浪、流等干扰影响,设计一种船舶航向非线性自适应滑模控制器。利用反演法将滑模控制技术与自适应控制技术相结合设计航向改变控制算法,借助Lyapunov稳定性定理证明控制系统渐近稳定,并进行船舶航向控制仿真。仿真结果表明,本文所设计的船舶航向改变控制器性能优良,控制舵角合理,控制输出航向对本船参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。     

高速舰船的运动模型适用性分析及海浪中的操纵仿真试验

船舶运动模型的建立对于船舶运动控制算法的研究以及自动舵的研制和陆基条件下的检测都具有重要意义。对于静水条件下中低速船的航迹航向控制,三自由度模型较为简单适用,然而高速舰船的操纵特性与中低速船不同,在回转过程中会产生较大的横倾角,横摇运动与首摇运动的耦合作用较明显。本文通过Matlab对DTMB5415驱逐舰进行四自由度的运动建模及操纵仿真实验,根据仿真试验与水池试验数据的对比,验证了四自由度模型的适用性,并进一步应用该模型分析了海浪干扰对高速舰船运动的影响。     

拖曳系统对舰船操纵性影响计算

对拖曳系统的仿真计算与船舶操纵运动仿真计算同时进行，并经坐标变换将拖点张力转换到随船运动坐标系中，从而考虑了拖曳系统运动和船舶操纵运动之间的相互影响，建立相应的数学模型，并将拖曳系统作为外力处理加入到船舶操纵运动数学模型中去，数值预报了在拖曳系统作用下的某双浆双舵方尾船的操纵性能，并对结果作了讨论。     

一种采用模糊控制的舵减摇系统的仿真研究

本文将模糊控制理论应用于船舶操纵及横摇运动控制，建立了舵用于操纵及减横摇的数学模型，开发了舵减摇模糊控制计算机仿真系统。仿真结果表明，在定常风或海流作用下，利用舵来保持船舶的船向，位置及减小船舶横摇都是非常有效的。     

高速单体船快速性和操纵性综合优化混沌算法

以高速单体船为研究对象,通过了综合论证及分析,建立了以快速性和操纵性为目标函数的综合优化数学模型。以MATLAB6.5为工作平台,应用变尺度混沌优化算法,编制了优化程序,并对高速单体船快速性和操纵性的仿真模型进行在线优化。优化结果表明:变尺度混沌算法对高速单体船快速性和操纵性综合优化是有效且可行的。     

基于MATLAB的船舶快速性和结构特性综合优化初步研究

以MATLAB 6.5为工作平台,使用仿真软件Simulink对高速单体船快速性以及结构特性的联合系统建立了数学模型。通过程序计算比较得出各设计变量的较优组合。在此基础上,从混沌变量、权系数不同、目标函数形式以及敏感变量等多个方面对结果的影响做出了分析。计算结果表明:变尺度混沌算法是有效且可行的。     

基于在线仿真的穿浪船推进智能控制及系统优化研究

为了增加优化过程的实时性,本文提出了一种基于在线仿真的穿浪船可调桨推进智能控制及其系统优化方法。首先建立了可调桨推进的数学模型,再以MATLAB为平台,使用其仿真软件Simulink建立了仿真模型,又使用查表模糊控制器实现了对穿浪船可调桨推进的智能控制。然后,建立了系统优化的数学模型。基于仿真模型,应用MATLAB的遗传算法工具箱GAOT实现了该系统的优化设计。最后给出了算例。计算结果表明:仿真和优化的准确性和可靠性都较好,该方法是有效且可行的。     

水翼艇可调桨推进智能控制仿真研究

以MATLAB6．5为工作平台,设计了基于模糊逻辑工具箱的模糊控制器,编制了变尺度混沌算法的优化程序,建立了水翼艇可调桨推进的数学模型和仿真模型;通过对模糊控制器系数优化,并将优化后的系数代入仿真模型中,进行大量的实时仿真,仿真结果表明：无论是从超调量方面还是从稳定性方面,变尺度混沌优化模糊控制器都有很好的控制效果．     

基于改进的混沌优化的翼滑艇推进系统仿真

通过Matlab平台建立翼滑艇推进系统的数学仿真模型,将翼滑艇的快速性指标和经济性指标的加权形式作为推进系统优化目标,并以Simulink进行实时仿真分析。首先,运用改进的混沌优化算法对模糊控制系统进行优化,求解最小控制目标值,然后对转速控制和螺距控制的控制器参数进行优化,并通过模糊控制器对不同工况下主机转速和可调桨螺距进行控制。最后,对比分析了常规模糊控制器与混沌算法优化后的模糊控制器之间的差别。结果表明,优化后的推进系统在进行航速控制时不仅超调量小,而且稳定性好,该优化方法有效可行。     

高速单体无人艇航行性能综合优化设计

对高速单体无人艇的航行性能进行综合优化设计分析.首先建立单体无人艇的优化数学模型;其次基于遗传算法开发了一套高速单体无人艇航行性能综合优化的计算程序;最后讨论了优化稳定代数,分析总目标函数随航速和排水量变化的曲线,探讨不同权重分配对总目标函数值的影响.通过大量计算,说明该程序稳定可靠,为高速单体无人艇初步设计提供了一个参考平台.     

翼滑艇智能推进系统建模及仿真研究

基于MATLAB平台对翼滑艇可调桨模糊控制的仿真研究,建立了智能推进系统的数学模型及运动仿真模型,编制了仿真软件.在一定初始航速、初始转速、初始螺距及不同环境干扰值的条件下,对翼滑艇智能推进运动进行了系列仿真计算分析,得到的翼滑艇速度控制的稳定时间、超调量及抗干扰能力等参数表明翼滑艇达到较理想的推进运动控制效果.     

水下无人航行器电动力推进系统启动暂态过程建模与仿真

在水下无人航行器电动力推进系统研发过程中,推进电机的启动性能需要进行反复测试与验证,造成了研制周期长、成本高。针对这个问题,提出了一种利用计算机仿真技术对电动力推进系统启动性能进行测试与验证的方法,建立了电动力推进系统的数学模型并利用SIMULINK对电动力推进系统的启动暂态过程进行了仿真计算。仿真与实验结果证明：该模型可以替代电动力推进系统启动性能测试实验,达到缩短研制周期与降低成本的目的。     

螺旋桨负载仿真的发展与应用

为了再现电力推进系统的稳态及动态特性,揭示系统的内在规律,本文提出一种新型高性能节能负载模拟系统方案,对电力推进负载模拟系统的数学建模、系统仿真等问题进行了研究。     

船舶电力推进系统运行的仿真

船舶电力推进系统的推进电机单机容量大于发电机单机容量,属于重负载电力系统.建立船舶电力推进系统运行的数学模型,在MATLAB软件平台上对该系统进行仿真运行.对获得的电网电压信号,采用小波变换进行波形分析和特征抽取.仿真实验结果表明,该船舶电力推进系统仿真模型合理有效.