船舶锅炉水位数学控制系统

本文根据船舶锅炉汽包水位在给水流量作用下的动态特性，得到了汽包水位单元的Ｚ传递函数。运用数学数字直接设计法，在汽包给水量控制水位的闭环系统中，引进蒸汽流量信号作为前馈信号，设计了锅炉双冲量水位数字调节系统。通过对反馈系统箭馈系统的分析和计算得到了反馈数字控制器和前馈数字控制器的Ｚ传递函数，并得出了控制器的微机实现的算法。     

闭环增益成形算法在舵阻摇系统中的应用

给出了单输人多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的，以及具有1个输入控制2个输出的特点，在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下，将闭环传递函数阵即补灵敏度函数阵设为具有一阶惯性的奇异阵，设计出鲁棒控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型，并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的控制器对非线性模型进行仿真，运用Simulink工具箱得到仿真曲线，从仿真曲线可看出此控制器具有良好的鲁棒性能。通过分析并比较组摇前和组摇后的各组仿真曲线，算出减摇率在50%左右，减摇效果较好。     

基于动态面的船舶航向自适应神经网络控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应神经网络控制器。该方法通过引入一阶低通滤波器,消除了反步法设计中由于反复对虚拟控制的求导而导致的复杂性问题,同时还避免了控制器可能存在的奇异值问题。利用Lyapunov设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹,还能跟踪误差通过控制器的设计参数加以调整。     

基于自抗扰控制器的船舶电动舵机控制系统设计

针对经典PID控制无法满足船舶电动舵机系统指标要求的问题,设计一种基于自抗扰控制器的控制算法。分析了船舶电动舵机的数学模型。针对舵机控制对象设计二阶自抗扰控制器,建立基于自抗扰控制器的舵机控制系统。利用Matlab对舵机带负载工作进行仿真,对文中所提出自抗扰舵机控制器与经典PID舵机控制器进行对比分析。结果表明,文中所提出的自抗扰船舶电动舵机控制器能够满足舵机在负载大范围变化以及存在外界干扰时所需的响应速度,并有效改善动静态特性,抗干扰能力强,鲁棒性好,控制效果优于经典PID舵机控制器。     

基于指数函数非线性反馈的船舶航向保持控制

为研究船舶航向保持控制问题,本文以“育鹏”轮为研究对象,建立了其非线性Nomoto船舶模型,设计了基于闭环增益成形算法的指数函数非线性反馈控制器,并以“育鹏”轮的非线性模型为被控制对象,用Matlab的Simulink工具箱进行系统仿真研究。系统仿真结果表明,建立的非线性Nomoto数学模型精度良好,设计的控制器进行船舶航向保持控制时效果优异,并且更节能。使用这种方法设计的控制器,可以很好地进行船舶航向保持控制,对今后的船舶运动仿真和控制器的设计具有重要意义。     

水下潜器姿态角的分数阶PID控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶PID控制器和常规PID控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶PID控制器的控制效果明显优于常规PID控制器,且分数阶PID控制器具有更强的鲁棒性。     

水下潜器姿态角的分数阶 PID 控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶 PID 控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值（ITAE）准则,ITAE 准则的引入可快速获得分数阶 PID 的优化参数,设计优化分数阶 PID 控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶 PID 控制器和常规PID 控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶 PID 控制器的控制效果明显优于常规 PID控制器,且分数阶 PID 控制器具有更强的鲁棒性。     

基于逼近的动态面二阶滑模的船舶航向跟踪控制

针对船舶航向非线性运动数学模型存在不确定性误差的情况下,提出一种新颖的动态面二阶滑模智能控制方法。首先采用动态面控制(DSC)技术,以消除传统Backstepping方法中存在的"计算爆炸"问题。为了削弱滑模控制中固有的抖振效应,提高系统的鲁棒性,引用了一种新颖的二阶滑模控制方法。然后直接利用径向基神经网络技术逼近模型误差,同时采用最少学习参数(MLP)技术,以减少控制器的计算负担,所设计的控制器可以保证闭环系统中所有信号一致最终有界,并使跟踪误差任意小,最后通过仿真验证所提算法的有效性。     

感应伺服电动机传动装置的模糊自适应位置控制

本文介绍了用参考模型跟踪模糊自适应技术进行感应电动机传动装置位置控制的双自由度控制器。首先，实现间接场定向感应伺服电动机传动装置，并在标称情况下按照给定的跟踪和调节传动装置的技术规格设计２ＤＯＦ控制器。然后，把得到的闭环跟踪传递函数用作参考模型，并且２ＤＯＦ控制器由模型跟踪误差驱动的模糊自适应机构进行扩展，以降低参数变化对理想性能的影响。     

一种新型波浪补偿系统研究

以波浪补偿反馈控制系统作为研究对象,分析了波浪速度补偿原理、正常吊放和波浪补偿测速度液压系统的工作原理,给出了恒张力的计算方法.推导了闭环系统的开环传递函数,采用了伪微分控制算法,计算了伪微分控制器的各个参数.最后,通过仿真表明,伪微分控制具有良好的动态响应,满足波浪补偿反馈控制系统要求,在其他控制领域也具有广阔的应用前景.     

结构振动模型和刚度矩阵对地震响应影响研究

对平面钢框架算例模型分别采用质点系、双翼鱼刺型和杆系振动模型输入天然和人工地震波进行地震响应时程分析.在分析中,与质点系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由反弯点法、D值法、非线性静力分析法以及柔度法确定;与双翼鱼刺型振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由双鱼刺法确定;与杆系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由矩阵位移法确定.通过算例讨论了采用上述不同方法确定的结构侧移刚度对结构地震响应影响.     

入水问题的求解及其相关的工程应用(英文)

For solving water entry problems, a numerical method is presented, which is a CFD method based on free surface capturing method and Cartesian cut cell mesh. In this approach, incompressible Euler equations for a variable density fluid are numerically calculated by the finite volume method. Then artificial compressibility method, dual time-stepping technique and Roe’s approximate Riemann solver are adopted in the numerical scheme. Finally, some application cases are designed to show the ability of the current method to cope with water entry problems in ocean engineering.     

多项式插值法在水位推测中的应用

本文介绍了多项式加权平均内插法的原理和计算推导,使用多项式加权平均法和二次抛物线拟合法对水位数据进行推算,并使用拉伊达准则和肖维勒准则对推算的结果进行判断.统计结果数据表明多项式插值法和二次抛物线拟合法适用于水位推算,并能取得较好的成果.     

美标高桩码头抗震计算位移法的对比

从原理和适用性的角度对美标高桩码头抗震计算方法进行对比,着重研究了位移法及其中的替代结构法。对替代结构法中推覆曲线的双折线化方式、阻尼比计算、反应谱衰减等影响因素进行分析。通过推覆分析和替代结构法计算变形能力和地震位移、复核码头抗震性能。结合实际案例,采用反应谱法和替代结构法对某高桩码头结构进行抗震分析。结果表明反应谱法趋于保守,不能反映塑性后的荷载衰减,相比而言替代结构法更为准确。而对于替代结构法,不同的等效阻尼比会较大程度影响地震位移结果。     

方位和多普勒频移联合的目标要素估计

提出一种利用目标方位信息和多普勒频移信息联合估计匀速直线运动目标要素的方法。该方法适用于观测站不机动情形下目标运动分析问题。将2种目标信息分别伪线性化,建立对应的伪线性模型,利用最小二乘方法构建2个伪线性滤波器,后融合的方法得到了目标要素估计的算法。与现有的基于方位和多普勒频移进行目标要素估计的方法相比,该方法有以下不同特点：1）2个线性估计器均是二维系统,可观测性增强;2）在多普勒频移估计器中,不需要估计线谱的原信号频率。数值仿真给出了不同观测误差下的算法性能,试验验证了方法的实际有效性。     

增压锅炉冲击响应计算研究

增压锅炉作为船体内较为重要的设备之一,其抗冲击性能直接关系到舰船的生命力和战斗力。论文基于ABAUQS软件Dynamic/Explicit模块,用船体-设备一体化和非一体化两种分析方法对增压锅炉进行水下爆炸载荷作用下冲击响应进行时域分析。非一体化分析时设备载荷输入来自一体化分析设备基座的响应结果,经过BV规范的方法转换成的等效加速度三角波。设备-船体一体化分析和非一体化分析的增压锅炉响应对比分析结果表明非一体化分析时设备的响应偏小,用于分析设备的抗冲击能力偏于危险,建议采用舰船-设备一体化分析方法对舰船设备进行抗冲击能力分析。     

喷水推进器推力预报的两种不同方法比较

概述了喷水推进器推力预报方法,研究了理论分析和CFD两种预报喷水推进器推力的方法.理论分析方法把喷水推进船整体分解成部件进行研究,从数学上描述了船底边界层对进流管道进口动量和动能的影响;结合经验系数建立了推力计算的函数关系式.CFD计算采用壁面积分的方法求取推力.文中所用的这两种方法的计算结果和厂商提供的推力特性曲线都能很好地吻合.文章最后比较了两种方法的优缺点.     

潜艇横向刚性构架区域应力计算解析方法

本文对框架肋骨及平面舱壁船体结点区域的应力进行理论求解,考虑了内、外框架肋骨和结点区域嵌入厚板,以及厚、薄板连接处由于中曲面不一致引起的附加力矩和邻近普通肋骨对框架肋骨及平面舱壁纵向弯曲的影响.应用本文的计算方法、现行计算方法和有限元方法进行实际结构结点应力的比较计算,结果表明本文的计算方法比现行的计算方法更合理、更全面.     

基于传递矩阵法的纵肋圆柱壳振动特性计算

基于传递矩阵法,结合振动微分方程,提出一种计算纵肋圆柱壳自由振动特性的周向传递矩阵法.该方法基于板壳理论和圆柱壳振动控制方程,推导出圆柱壳周向传递的场传递矩阵和纵肋处的点传递矩阵,结合圆柱壳边界条件,得到频率方程,利用精细时程积分法原理,可保证计算的精度.将计算结果与有限元解进行比较,验证方法的有效性,同时比较传递矩阵...     

一种通用型基于经验模态分解的小波阈值滤波方法研究

首先针对中高频水声信号,提出一种改进的经验模态分解加小波软阈值滤波方法;然后将信号进行带通滤波处理及经验模态分解,将分解得到的各个模态转换为频域信号,采用小波软阈值方法在频域上对这些模态进行滤波,最后对信号进行重构,并将其转换为时域信号。分别采用本方法和原时域上的小波阈值方法对不同频率的水声信号进行滤波,经计算分析可知,对频率小于800 Hz的水声信号,采用原方法可获得较好的滤波效果;当信号频率大于800 Hz时,采用本方法的滤波效果更好,因此应针对不同频率的水声信号,选择合适的滤波方法,以获得满意的滤波效果。