基于事件触发的船舶编队有限时间控制

为改善船舶编队的时效性,针对船舶编队在海上作业时存在频繁的不必要的通信消耗问题,提出一种基于事件触发机制的有限时间控制策略。设计一个编队扩张状态观测器观测船舶动态信息并补偿船舶模型中的不确定性及外界干扰;针对自身的船舶编队系统定义一个由广义误差变量组成的固定阈值触发函数,将事件触发函数与非线性终端滑模控制器相结合,大大降低了编队控制律的更新频率;利用Lyapunov有限时间理论验证整个编队系统的有限时间稳定性,并证明控制器不存在Zeno行为。仿真结果显示,设计的编队控制器能在5s左右达到预期队形。与连续时间编队控制器相比,设计的编队控制器在保证编队队形的基础上大大降低了触发次数,从而节约了编队系统的通信资源。     

集中式船舶供电网络的分布式控制方法

集中式船舶供电网络由于用电设备终端之间用电功率差异性容易导致功率输出失衡,需要进行优化控制,提出基于用电节点覆盖区域自适应功率调制的船舶供电网络分布式控制方法。对集中式船舶供电网络的路由节点进行优化部署设计,构建网络传输信道模型,采用输出功率拥塞控制方法进行供电网络传输信道的均衡处理,结合用电设备的功率损耗进行网络节点的自适应调制,通过分组概率均衡策略实现集中式供电网络的路由冲突调节,实现船舶供电网络的分布式控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶供电网络分布式控制能提高供电网络的功率均衡配置能力,传输链路的丢包率较低,电能开销较小,提高了供电网络的节能效益。     

船舶编队预测函数控制研究

针对船舶编队的路线跟踪问题,文中采用领导-跟随方法,在坐标系Cartesian下建立船舶控制模型,分析约束条件,并利用预测函数控制方法进行船舶航向的预测和控制,可快速的完成编队任务。通过MATLAB仿真结果可以得出预测函数控制具有较好的跟踪效果。     

基于领航者的船舶无源协调编队控制研究

  目的  由于速度测量值不可直接使用,因此针对有界环境干扰下的船舶编队控制问题,提出一种基于有限时间观测器（FTO）分布式编队的有限时间控制方法。  方法  首先,仅根据船舶的位置信息,设计一种FTO以观测其速度状态;然后,在领航信息仅局部已知的通信结构下,利用观测值和齐次法设计多船分布式编队的有限时间控制律,实现多艘船舶在有限时间内跟踪期望航迹并同时保持期望队形;最后,根据齐次性理论和李雅普诺夫稳定性判据,证明整个闭环系统的误差信号在有限时间内收敛。  结果  仿真结果验证了所提出的有限时间编队控制方法相比于传统渐近收敛的编队控制方法,可以为多船编队提供更快的收敛速度、更高的控制精度以及更强的抗干扰能力。  结论  研究结果可为多船编队的控制提供借鉴。     

基于LS-SVM船舶动力定位有限时间控制器设计

为了解决船舶模型存在任意不确定性的船舶动力定位问题,基于有限时间Lyapunov理论提出了一种非奇异快速终端滑模控制策略,提高了系统收敛速度及抗干扰能力。针对模型不确定性问题,利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)的非线性函数逼近技术进行补偿控制,引入“最小参数”技术,将在线学习参数减少到一个,解决了“维数灾难”问题。最后的仿真对比结果验证了提出的控制策略的优越性。     

基于LS-SVM的船舶动力定位有限时间控制器设计

为解决船舶模型存在的具有任意不确定性特征的船舶动力定位控制问题,基于有限时间Lyapunov理论提出一种非奇异快速终端滑模控制策略(NFTSMC),提高系统的收敛速度和抗干扰能力。针对模型不确定性问题,利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)的非线性函数逼近技术进行补偿控制,引入最小参数技术,将在线学习参数减少到1个,解决维数灾难问题。仿真对比结果表明,提出的控制策略具有较高的优越性。     

基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航方法

[目的]针对体系化作战中,水面舰艇编队导航面临设备损毁、导航干扰等复杂作战环境的挑战,提出一种基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航系统及方法。[方法]通过分布式协同导航提升编队应对复杂环境的可靠性和灵活性。编队一体化导航系统分为设备层、系统层和体系层,设备层输出原始的GNSS/INS导航数据,系统层输出节点独立导航数据,体系层融合生成编队协同导航数据。为实现体系层编队协同导航数据融合,采用Floyd算法,以基线传递路径最短的原则构建分布式编队协同导航网络,在节点独立导航数据的基础上通过动态基线传递生成节点协同导航数据;通过加权最小二乘法融合多个节点协同导航数据输出编队协同导航数据。[结果]仿真结果表明,应用该方法可成功构建分布式协同导航网络。通过导航支援,保障了受毁伤节点导航的不中断;通过精度支援,提升了受干扰节点的导航精度。[结论]分布式协同导航具有抗毁伤、抗干扰、可提高精度的优势,并可有效应对复杂的作战环境。     

浅析上海港船舶编队航行时的风险控制

上海港作为世界性贸易枢纽港,每天自外海进出长江沿岸及黄浦江各港区码头的船舶众多,由于受当地不规则半日潮的影响,为保证最大程度利用当地高潮潮高,船舶进出港时机通常选择在当地高潮前后3小时左右;对大、中型船舶而言,进出港的主航道有长江口深水航道、外高桥航道、黄浦江航道及宝山南、北航道等,辅助航道有（南水道）南槽航道等;为建立良好的航行秩序以降低航行风险和避免碰撞,VTS对船舶通航密度、航行速度及船舶间追越行为等进行了适度的管理和控制;因此,通常情况下船舶进出港口时体现为按序编队航行。本文分析了船舶编队尾随航行时产生的一些风险,并提出相应的应对措施。     

船舶编队的节能奥秘

长航凤凰股份有限公司(以下简称长航凤凰公司)是国资委直管企业中国长江航运(集团)总公司控股的子公司,是我国内河经营干散货专业化运输规模最大,江、海、洋全程物流实力最强的运输企业.作为国营上市公司,长航凤凰始终把落实国家节能减排政策作为企业社会责任的体现与企业可持续发展的动力.     

船舶编队的节能奥秘

长航凤凰股份有限公司（以下简称长航凤凰公司）是国资委直管企业中国长江航运（集团）总公司控股的子公司,是我国内河经营干散货专业化运输规模最大,江、海、洋全程物流实力最强的运输企业。作为国营上市公司,长航凤凰始终把落实国家节能减排政策作为企业社会责任的体现与企业可持续发展的动力。公司船队规模庞大、船型、驳型、机型复杂、设备新旧不一,     

一种无需指定船舶位置的新型船舶大规模自主编队方法

[目的]针对船舶大规模编队通信量大、编队速度慢、不便于扩充等问题,提出一种新型的虚拟壁面编队方法。[方法]使用局部通信,根据自然规律,设定虚拟作用力驱使船舶向目标位置集合,并通过虚拟壁面调整队形,从而实现船舶编队的目的。[结果]结果表明,所提方法能够按照“就近原则”快速地完成编队,通信量低且不随编队规模而增加。通过对船舶编队的静态、动态、旋转、缩放和避障的仿真验证了这种算法的有效性。[结论]所提虚拟壁面法具有通信量低、编队速度快、扩充简单等优势,在船舶大规模编队中具有明显优势。     

基于PLC的船舶燃油锅炉启动控制方法

传统船舶燃油锅炉启动控制普遍采用电子继电器触发接触控制器的方式,通过感应电路对启动指令进行接收,再由转发元件对数据进行信号转换、转发,最终由接触控制器执行控制指令。在此过程中,受到指令信号多次转换的影响,出现信号执行的瞬态误差,导致锅炉启动控制响应力下降,直接影响锅炉的启动成功率。针对问题产生原因,本文提出基于PLC的船舶燃油锅炉起动控制方法研究,基于PLC控制技术,引入CDGH二阶感应分析算法,对燃油锅炉启动数据信号进行点对点的优化计算分析,通过对指令传输过程曲线的分析,找到控制过程中的瞬态误差变量;根据得到的瞬态误差变量数据加入PLC控制硬件对误差变量进行硬件端修正,同时建立新的启动指令传输通道,实现新老硬件的数据对接;最后,通过仿真实验对提出的方法进行有效性验证,证明提出方法对解决燃油锅炉启动控制向应力下降问题,效果明显满足设计要求。     

基于动态面控制方法的船舶动力定位控制

随着经济全球化的发展,人们对海洋资源的开采和利用逐年加深,在开采过程中需要在船舶上进行数据采集,保证船舶的稳定性对研究海洋资源具有深远的意义。本文通过引入动态面控制算法,利用动态面控制技术为动力定位船舶设计控制系统,每一步使用一阶积分滤波器来评估虚拟控制输入的导数,仿真结果显示与传统的backstepping方法相比减低了计算的复杂度,增强了鲁棒性。     

基于新能源的船舶动力系统分布式控制策略

随着海上经济向着可持续化方向发展,柴油动力船舶的环境污染问题引起社会各界关注。柴油动力船舶会发生燃油泄漏等事故,不利于海上环境的可持续发展。近年来,风能、太阳能等新能源为动力的船舶动力系统获得了社会各界的重视。相对于传统的柴油动力系统,基于新能源的船舶动力系统具有环保、可持续的特点,但也存在能量分散、密度低,且易受气象条件影响。本文针对新能源在船舶动力系统的应用问题,研究了一种复合式船舶动力推进系统,并对该动力系统的分布式控制策略进行详细研究。     

基于单片机的分布式船舶电站控制系统

船舶电站管理系统的性能是船舶自动化程度的重要标志，以单片机为基础的DCS控制系统以数字量传输方式代替传统的模拟量传输，便于应用计算机作为上位机对系统参数及运行状态进行监督及控制，上位机与单片机之间采用RS-485串行总线进行通信。针对系统中存在的多机通信问题给出解决方案及实现方法，设计相应的上位机监控软件。     

基于边缘计算的船舶大型主动隔振系统分布式控制架构

[目的]旨在解决现有主动隔振系统集中式控制架构可靠性低、抗风险能力弱、实时性低的问题,结合隔振系统与边缘计算研究现状,设计一种基于边缘计算的船舶大型主动隔振系统分布式控制架构。[方法]首先,分析集中式与分布式控制方法的特点;然后,对控制系统整体架构进行研究,设计系统的层次结构与整体架构,将其划分为云、边和端3个层次,并详述各层的架构设计与联系;最后,设计实验平台,通过实验测试系统的可靠性和实时性。[结果]结果表明,所设计的系统架构在突发状况下依然正常运行、稳定可靠,可将时钟同步偏差缩小到1μs,提高了系统实时性。[结论]该系统架构设计合理、高效,可有效提升隔振系统的可靠性、抗风险能力和实时性。     

船舶柴油机调速器有限转角力矩电机优化控制

本文针对新型的船舶柴油机调速器有限转角力矩电机控制系统优化与稳定性问题,在Matlab/Simulink中基于电枢回路方程与力矩方程搭建有限转角力矩电机动态系统模型.通过数据拟合方法构建电机非线性模型,基于线性控制理论对串级PID控制系统进行稳定性分析,最后使用遗传算法对PID参数进行优化设计.研究成果可为该电机用于柴...     

船舶自动识别系统数据分布式存储方法

目前船舶存储自动识别系统(AIS)数据主要用关系数据库.随着时间的推移,积累的AIS数据量逐渐增大,面临的问题是如何高效率地存储和查询长期的AIS数据.现利用键值对构建AIS数据存储结构模型,通过建立分布式数据库来存储长期的AIS数据.实验结果表明:构建的分布式数据库模型可以存储海量AIS信息,基于键值对的数据存储结构提高了AIS信息查询速度,为船舶轨迹的长期查询提供了一种有效的方法.     

基于分布式智能的船舶电力推进系统运行控制与管理策略研究

运行控制和管理策略是船舶电力推进控制系统设计的核心技术,是实现船舶电力推进控制系统自动化、网络化、信息化的基础.本文对基于分布式智能船舶电力推进系统的运行特征进行了分析,梳理推进系统设备以及与其它系统之间的控制逻辑,研究了满足任务需求的电力推进系统运行控制和管理策略及体系结构.为水面船舶电力推进监控系统标准化设计奠定了良好的基础.     

基于闭环增益控制的船舶航向最优控制方法

船舶航迹与航向控制对于船舶航行安全性、稳定性有重要意义。为了提高船舶的航向、航迹控制水平,本文设计了一种基于闭环增益控制的船舶航向控制器。闭环增益控制是一种稳定性控制算法,在工业领域有非常广泛的应用。本文重点建立了船舶的运动控制模型,介绍了闭环增益控制器技术的原理与现状,并重点介绍了船舶航迹闭环增益控制器的原理。