多AUV队形控制的新方法

基于机器人队形控制中的领航者-跟随者方法(Leader-Follower Method)和基于行为方法(Behaviorbased Method),提出了一种用于多自治水下机器人(AUV)队形控制的新方法.该方法以领航者来确定整个AUV编队的前进状态,跟随者时刻跟随领航者以保持一定的队形形状.同时,领航者和跟随者都被赋予一定的行为特性以实现奔向目标、队形维持、队形转换及障碍避碰等功能.考虑到领航者在行进过程中有可能会发生意外而导致任务失败,本方法设定一特殊的跟随者令其作为候选领航者时刻跟随领航者以防万一.分别采用模糊规划器和Line of Sight(LOS)技术来实现AUV编队的障碍避碰和导航.     

基于动态神经网络的AUV航向自适应控制

海洋环境的复杂性以及自身模型的不确定性,给自主潜航器(AUV)航向控制带来很大困难.针对AUV的特点和控制方面所存在的问题,采用了带衡量因子的动态BP神经网络控制器控制AUV的航向.理论分析和仿真结果表明,与传统的PID控制器相比,在扰动存在的情况下,神经网络控制器具有更好的自适应性和鲁棒性.     

带有死区补偿的欠驱动AUV深度控制

由于舵桨联合操控的水下机器人舵机传动系统死区非线性的存在,严重影响了某水下机器人的深度控制效果。文章以该水下机器人为研究对象,同时考虑了其欠驱动的运动特性及外界有界干扰和模型参数摄动,设计了具有自适应补偿功能的PID控制器,利用Lyapunov稳定性理论,证明在该控制器作用下,该控制系统是全局稳定的。最后进行了仿真实验。实验结果表明该控制器具有很好的控制效果,是行之有效的。     

弱磁型四旋翼AUV的深度与姿态控制

为对磁性敏感的实验装置提供一个无磁干扰、具有一定深度以及姿态稳定的水下测试环境,设计一款基于经典比例积分微分（PID）算法控制的弱磁型四旋翼水下自主航行器。本文通过外形设计,对该自主航行器进行三维建模,从而建立该AUV的运动学模型,进行稳定性分析。通过电气系统以及控制系统的设计与组装,调整各控制参数,成功搭建该自主航行器并进行水池实验。通过实验可知,基于PID控制的弱磁型四旋翼水下自主航行器通过无浮力缆与上位机连接,可以实现定深以及定姿态的功能。同时将各个误差值控制在理想范围内,验证了该控制系统的稳定性以及鲁棒性。     

一种基于GPS的自动航向控制系统

全球定位系统(GPS)提供了高精度的位置信息和航向、航速等运动要素,借助这些参数,该文实现了可以控制船舶按照既定路线航行的自动航向控制系统。     

基于反步滑模控制的欠驱动AUV定深运动研究

欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)深度控制是完成水下作业任务的重要基础,为了在复杂海况中抑制外界产生的干扰,更稳定地实现欠驱动AUV垂直面上的定深运动控制,设计基于虚拟控制律和反步法结合的滑模控制器(sliding mode controller,SMC)。首先,引入固定坐标系和运动坐标系之间的坐标转换,建立垂直面运动误差模型,将深度误差的镇定转换为纵倾角和纵倾角速度误差的镇定;然后利用李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理论证明控制器的稳定性。最后,仿真结果和海试表明,本文设计的控制器能够有效完成给定深度的运动控制,且对外界干扰有一定的鲁棒性。     

基于蚁群算法的AUV动目标避碰规划的方法研究

提出了基于蚁群算法(ACA)实现AUV对运动目标避碰规划的方法.该方法把避碰、路径最短和航迹跟踪等约束条件映射为目标函数,使得路径搜索过程快速高效.计算机仿真表明:该方法使AUV能够较好地实现对运动目标的避碰;由此说明此项研究具有一定的可行性和有效性.     

Planning method for AUV region detection under ocean current

In this paper we present two strategies of AUV (Autonomous Underwater Vehicle) region detection and an approach to decompose the detection region according to the direction of the ocean current. In the task of local detection and identification, the algorithm against the ocean current was proposed. In the tasks of closing obstacle, going back or moving, the fuzzy logic theory was used to solve the effect of ocean current. In one of our strategies the concept of weighted journey based on the angle between heading and ocean current is suggested and the TSP‘s exact optimal result is utilized to solve the global path planning. Simulations demonstrate the feasibility of this approach.     

海流要素辅助航行决策的区划技术研究

由于很难得到对任何海区满足需要的时空尺度、精度的海洋环境要素预报结果,因此,了解某海洋环境要素的区域特性也是很有参考价值的.为了给船舶航行提供有效的信息支持,文章以对船舶的航速和航向影响较大的海流为例,分析了海流预报技术在满足应用需求上的不足,提出了利用主因子分析技术对海流样本数据进行研究的方案,并基于此方案给出了东海、南海海域海流要素信息区划结果,为船舶航行决策提供信息指导.     

多约束下舰船远航备件储量决策

从可靠性分析入手,阐述设备可靠性与备件数量的辩证关系。结合舰船实际,采用可靠性、费用和体积3个因素,建立多约束下舰船远航备件储量决策模型,给出模型的求解步骤。最后举例展示了模型的操作过程和决策效果。该模型不但能够为备件数量的确定提供理论支撑,还可以用来对比已有的配置模式的优劣。该模型还可根据实际需要更改决策因素,建立符合不同情况的模型,具有很好的扩展性。     

远洋船舶如何减少GMDSS组合台缺陷造成的PSC滞留

远洋船舶GMDSS组合电台的常规配置有两种:一种是MF/HF(DSC,DSC值班机,NBDP) INM-C方案,全球大约70%的船舶采用此标准配备方案,我国船舶基本都是按照这个配置;另一种是M F(DSC,DSC值班机) 双套INM-C方案,主要是菲律宾和部分欧洲船舶采用。上述两种配套方案,任何一种设备故障都会     

基于动网格技术研究海流对水下机器人运动特性的影响

利用Fluent提供的六自由度求解器,采用动网格技术,在水下机器人系统所处流域以计算流体力学方法求解其N-S方程,研究受海流影响下的水下机器人运动特性。数值计算结果表明:采用动网格技术进行六自由度运动模拟可以获得海流对水下机器人运动特性的影响;随着海流速度的增加,水下机器人运动的不稳定性逐渐增加,在运动后期会出现明显的偏航,且发生偏航的距离点随着海流速度的增加而提前;随着推力的增加,位移轨迹曲线的曲度逐渐减小,逐渐由曲线过渡为直线。     

海流影响下垂直阵阵形估计研究

在利用垂直阵进行水声测量时,需要对水下阵形进行修正以提高测量增益.本文对垂直阵水下阵形形变的物理机制进行了研究,证明垂直阵在零浮力与定常流条件下阵形为抛物线.采用微元分解法对垂直阵在海流冲击下的阵形进行了理论预报,并利用多项式拟合的方法对垂直阵水下阵形进行了修正,阵形的修正精度可以达到10-2米级,满足了系统的测试要求.     

远洋运输企业船舶融资租赁财务决策探讨

随着我国市疡经济的逐步建立和对外贸易的日益扩大，我国海运市场也更加开放，本来对世界经济形势变化就很敏感的我国航运企业与国际市场更加贴近。面对严峻的挑战，远洋运输企业在自有资金缺乏的情况下，出于调整自身运力结构、调整资产结构、迅速扩大船队规模等目的经常进行船舶的融资租赁。     

基于二维海浪谱的风涌浪分离方法研究*

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。二者的成长、消衰、传播和破坏机制各不相同,实现风涌浪分离对海洋研究和工程应用具有重要意义。基于斯里兰卡汉班托塔海域的实测数据,讨论了传统波龄法中波龄阈值的选取问题,并对汉班托塔海域的海浪特征进行分析,最后利用波龄法对新提出的不依赖风速风向信息的超射法进行了研究。结果表明,波龄阈值取1.7时最为合理。汉班托塔海域为外海涌浪主导。超射法对外海涌浪的识别结果与波龄法一致,而对高频位置的风浪和局地涌浪给出了不同的结果,这主要是由海浪物理特性的改变慢于风速风向的变化引起。     

兴波及航态对螺旋桨激振力预报的影响

针对船舶航行时的船体兴波及航态变化,采用RANS方法、VOF方法及船体六自由度运动方程,建立了考虑船体兴波及航态变化时螺旋桨激振力的计算方法。叠模、考虑船体兴波及考虑航态变化时螺旋桨推力、船底板压力计算结果的对比表明:考虑兴波及航态变化时,由于流速变化,螺旋桨推力平均值减小,船底板压力平均值增大;由于来流不均匀程度的变化,1倍叶频处峰值减小;考虑兴波及航态变化时,计算得到的激振力更加接近真实情况,但由于激振力在频域中较为接近,为节约计算量,计算时可不考虑船体兴波及航态变化。     

海流对水下运载器航行安全的影响评估

海流对水下运载器航行有着重要的影响,是其确定航线,保证水下航行安全时的重要考虑因素之一.在分析海流对水下运载器航行安全影响机理的基础上,针对已有的评价标准进行改进,建立了新的评价标准并以此构建隶属函数.运用模糊数学的相关方法进行实例应用的仿真.结果表明,该方法可行且有效,评估结果可为水下运载器航行提供直观有效的参考依据.