船舶建模新方法研究

根据舰船横向运动的水动力模型,讨论了将水动力模型化为一个仅随舰船的航向、航速变化,而与频率无关的控制模型的几种方法,运用微分方程最小二乘拟合法产生了船舶的控制模型,并对其幅相特性、能控能观性及稳定性加以验证,从而证明了该模型的合理性.     

大型油船船舶尺度的相关性研究

主要介绍船舶主尺度的定义,大型油船(5万吨级以上)主尺度之间关系的数学模型及其所用的数学方法。     

基于岭回归方法的船舶操纵运动建模

基于自航模试验的系统辨识方法是一种有效的船舶操纵运动建模方法.通过对舵角和转艏角速度试验数据的分析,用岭回归方法确定了船舶操纵运动数学模型中的模型参数,进行了操纵运动预报仿真并同自航模试验数据对比,数值仿真结果验证了方法的有效性.     

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.     

最小二乘法分段在船舶航迹拟合研究中的应用

利用GPS获取到信息的船舶经纬度数据分段进行拟合,利用最小二乘法对分成3段的曲线进行船舶航行路线的拟合,建立拟合模型。通过矩阵运算将拟合函数转换为二次规划,最后通过实验仿真进行模型有效性验证。仿真结果表明,本文所采用的算法提高了航迹模拟的精准性,从而能够减小航程计算的误差。     

船舶液力耦合器的人工神经网络的数学建模

从船舶动力装置动态建模与仿真的实际需求，引出了其主要部件之一的液力耦合器数学建模在稳／动态特性研究中的重要性，以及利用其试验曲线(输入特性形式)作为数据源去构建准稳态数学模型的困难之处：寻找一种通用的数学表达形式，以实现①液力耦合器在额定工况及其附近的试验曲线的内插与外廷；②过渡工况液力耦合器数学模型的设计(如液力耦合器接合和脱开过程其滑差从100％向额定滑差值方向的变化)。本文介绍了人工神经网络方法在液力耦合器动态建模中的应用。文章先介绍了其数学建模的思路和要点：①选择人工神经网络算法(包括传递函数)与结构(人工神经网络隐含层数目和神经元个数)；②提高人工神经网络泛化能力的措施；③利用专业知识扩充人工神经网络训练用的数据样本。然后叙述了其数学模型在某船舶动力装置稳态、动态特性计算机仿真研究中的某些有意义的结果：①正常航行(四机双桨)稳态工况时各车令下液力耦合器的滑差；②不同螺旋桨螺距下的液力耦合器接合过程的滑差变化；③怠速→前进五的急加速过程的滑差变化。     

船舶上层建筑整体振动有限元建模方法研究

对船舶上层建筑整体振动有限元建模方法进行研究,讨论了不同计算模型、边界条件、附加水质量以及装载情况对上层建筑整体振动固有频率的影响.通过对76 000t油轮、110 000t油轮、8 000TEU级超大型集装箱船、174 000t散货船、30 000t散货船和11 800t散货船六条船的计算,对上层建筑整体振动有限元建模问题得到了一些有益的结论.     

基于扩展卡尔曼滤波的船舶纵向运动受扰力与力矩的估计

基于递推最小二乘法设计并实现海浪干扰力和干扰力矩的成型波滤器,对有色的次优卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波(EKF)的效果进行对比.通过引入成型滤波器,采用EKF,提高了状态估计的精度,实现对随机海浪扰动力和力矩的估计.仿真结果表明,通过扩展卡尔曼滤波对海浪扰动力和力矩进行估计是可行的.     

船舶动力定位系统的在线模型预测控制

针对船舶动力定位问题提出了基于线性核函数在线支持向量回归的模型预测控制方案.在线支持向量回归算法的引入可以通过在线调整,确保预测模型的精确性.基于线性核函数的模型预测控制能够方便、迅速地求取控制律的解析表达式,保证控制律的最优性以及算法的快速性.仿真结果证明了该控制方案的有效性.     

船用燃气轮机建模技术研究

建立燃气轮机数学模型是船舶动力及其控制系统研制的重要手段,建模的关键在于提高精度和收敛速度.为解决缺少部件实验特性数据的问题,本文基于相似理论提出了运用转速相似、流量相似和几何相似参数,对已知机组特性数据进行变换,从而获得具有相似关系的待建模机组的特性数据.考虑到两个机组的非绝对相似性,对特性数据进行修正,以提高建模精度.采用传统N-R法与有限域搜索法相结合的方法有效地提高了收敛速度.上述方法业已成功地应用于某型三轴燃气轮机的建模中.     

船舶主机冷却水系统的建模与节能型控制研究

在对船舶主机高温淡水冷却水系统的各主要器件建立各自的数学模型的基础上,对其整个系统建立了数学模型.然后以主机高温淡水冷却水系统作为研究对象,提出了在此系统中采用神经元自适应控制方式替代传统的PID(比例积分微分)控制方式进行水温调节,以达到改善控制并节约能源的目的.最后以仿真结果说明了神经元自适应控制方式具有良好的适应性与抗干扰性,它比PID控制方式更适用于主机冷却水温度调节系统.     

自抗扰控制方法在水面船舶动力定位控制中的应用

随着航海技术的发展,动力定位系统已经被广泛地应用于海洋的勘探平台和海洋舰船上。但是由于舰船规模以及工作复杂度的发展,传统动力定位系统使用的方法已经不能满足当前的要求,因为舰船本身的外形模型以及受到的外界力的模型都是非线性的。因此需要寻找可以更有效抵抗外界干扰的定位控制方法。本文根据建立的舰船和风浪流模型,提出了可以实现稳定负反馈的自抗扰方法,并根据该方法实现了舰船在海洋表面的动力定位控制。     

基于最小二乘法的数字式涡流传感器建模方法

为了解决数字式涡流传感器的非线性问题,本文运用最小二乘法原理,从实测数据出发,采用同时辨识阶次和系数的方法,建立了数字式涡流传感器的数学模型.结果表明,这种建模方法误差小、精度高、通用性强,具有更一般的实际意义.     

基于LS-SVM的船舶操纵性黑箱建模与预报研究

文章提出了基于LS-SVM的船舶操纵性黑箱建模方法,通过选取影响操纵性能的主要因素,利用LS-SVM建立了操纵性能的非线性回归模型,并利用回归模型对自航模回转试验进行了预报,通过试验与预报结果的对比分析表明,所建立的回归模型具有较高的预报精度,为船舶操纵性预报提供了一种新的技术手段。     

船舶起重作业时定位控制方法研究

近海建筑的建造和安装,需要起重船定点作业,所以要求对起重船动力定位控制方法进行研究。在建立海洋环境模型(风、浪、流)的基础上,建立船舶起重作业模型。设计带有风前馈的反步控制方法,降低系统对环境扰动的敏感性。通过设计估计器,给出船舶运动低频位置、艏向和速度量的估计值,并且使用估计器所得出的低频估计值作为反馈值来减少控制输出的高频振荡。仿真结果表明对于建立的船舶起重模型,所设计的控制方法和估计器,可以较好地完成定位作业。     

蚁群算法在舰船建模与控制中的应用

传统蚁群算法只能单纯针对舰船路径进行规划,且在规划计算过程中仅能针对一个目标进行分析计算,导致计算中的有效信息素过少,计算所建立的规划控制模型准确度降低。因此,本文提出蚁群算法在舰船建模与控制中的应用。首先,采用蚁群算法对舰船航行场景进行建模,并对模型中的有效信息素进行优化量的导入更新。最后,对完成更新信息素的模型进行多目标参量计算,实现提升蚁群算法规划控制模型的精准度。为了证明设计的有效性,通过对比仿真实验来完成验证操作并得出可行性结论。     

舰船安全评估软件的船体建模方法研究

文章描述了一个3D几何模型的快速建立方式,它适合舰船的安全评估.模型建立在OPENGL基础上.该快递建模系统的基本功能是建立船体型线模型、总布置模型和主要纵向结构模型.开发出的模型与舰船安全评估的其他应用程序(如静水力计算、总强度分析等)集成起来,可以评估破损舰船的安全性.     

船舶营运油耗考核指标评估

为准确掌握营运船舶的真实油耗情况,对船舶油耗考核指标进行研究,评估其合理性和实用性。以散货船“锦泰峰”轮为研究对象,对其所属公司的油耗管理现状进行分析,采用最小二乘法对试航转速与油耗值进行回归,并给出其95%置信区间,评估实际转速油耗与试航转速油耗在95%置信区间内的符合率,将其作为油耗考核指标的评价标准,指导船舶对能耗进行智能管控。试验结果显示,“锦泰峰”轮的实际油耗与理论油耗满载符合率为0.367,空载符合率为0.684,满载时符合程度较差,需要管理人员结合实际情况和经验对该指标进行修正。     

船舶传动装置的机械动力建模研究

针对传统船舶传动装置的机械动力模型准确度低的情况,设计一种船舶传动装置的机械动力模型。将有限元理论与动力学相结合,以欧拉角为代表方向,得到动能和势能,为模型构建提供技术支持。在此基础上,考虑到传动装置的柔性效应,对传动装置的动力学进行仿真,为减少模型离散化程度,减少模型计算量,最后采用分析软件生成船舶传动装置的机械动力模型。以船舶传动装置的轴系扭振应力为实验对象,实验对比结果表明,此次设计的船舶传动装置的机械动力模型比传统模型准确度高,能够真实反应传动装置的轴系扭振应力,证明该方法的有效性。     

基于最小二乘法的数字式涡流传感器建模方法

为了解决数字式涡流传感器的非线性问题，本文运用最小二乘法原则，从实测数据出发，采用同时辨识阶次和系数的方法，建立了数字式涡流传感器的数学模型。结果表明，这种建模方法误差小，精度高，通用性强，具有更一般的实际意义。