船舶压载监控系统的设计与应用

概述了船舶压载监控系统的工作原理，详细分析了船舶压载监控系统的设计与应用，并对系统组成和功能进行了说明。该系统由上位计算机、下位机、触摸屏、远程I／O模块和通信以太网等组成。下位机采用可编程逻辑控制器（PLC），用于设备的开关控制、压力、流量、液位等过程量的监视和控制。上位机装有Wincc监控组态软件，可集中监控系统模拟量和开关量。     

某深水半潜式生产平台压载系统配置研究

通过研究某型深水半潜式生产平台压载系统,分析泵舱压载泵和深井压载泵的适用条件,为其他深水半潜式生产平台压载系统的配置设计提供一定参考。通过对半潜式生产平台压载系统的设计理念及相关规范进行调研,掌握了深水半潜式生产平台压载系统的设计方法,总结不同压载泵形式的特点,并基于该深水半潜式生产平台特点提出适用的压载泵选型方案。     

抗随机干扰的船舶动力系统混合控制方法

在随机干扰下,船舶航行的动力稳定性控制系统是一个多变量的非线性系统,通过船舶动力系统混合控制优化设计,提高船舶航行动力输出的稳定性。提出一种基于模糊PI双控制的船舶动力系统混合控制方法。构建船舶动力输出控制的约束参量模型,采用稳态误差修正方法进行船舶动力输出的误差反馈控制,结合模糊PI控制方法进行船舶动力输出的自适应调节,实现船舶动力双环自镇定反演控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶动力系统混合控制和输出稳定性调节,控制过程的稳定性较好,动力输出的鲁棒性较高,抗随机干扰性较强。     

基于PLC的船舱内温度自动控制方法研究

为了提高对船舱内温度的自动调节能力,进行自动控制系统优化,设计一种基于PLC的船舱内温度自动控制系统。控制设计包括控制算法改进设计和控制系统的硬件模块设计两大部分,首先进行自动控制系统的总体设计,然后采用模糊PID控制方法进行船舱内温度自动控制算法优化,最后采用嵌入式技术对控制算法进行程序加载,采用PLC逻辑可编程芯片进行控制系统集成设计。系统仿真结果表明,采用该控制方法进行船舱内温度自动控制调节,控制误差较低,收敛性较好,满足设计要求。     

船舶压载舱压力损失的计算

介绍船舶压载舱压力损失的计算,为船舶设计或船舶采用更换压载水时压载泵的选型提供参考。     

半潜船舶航行压载监控软件仿真测试平台设计

目前常用半潜船舶航行压载监控结果误差较大,提出半潜船舶航行压载监控软件仿真测试平台设计。根据半潜船舶纵倾角、吃水量以及横倾角等压载参数,模拟船舶浮态特征。在同等仿真环境下,模拟出压载水泵排载动态以及压缩空气排载量,对上述动态量实施监测,完成压载监控软件仿真测试。建立实验环境,对本文设计平台与传统平台进行对比实验。实验结果表明,设计平台误差在可控范围内,有效解决了传统平台误差较大问题。     

船舶无线传感网络节点数据的采集方法研究

通过对船舶无线传感网络节点数据,进行船舶无线传感组网设计,提高对船舶运行状态的分析和监测能力,提出一种基于量化融合跟踪和多线程总线调度的船舶无线传感网络节点数据的采集方法。进行船舶无线传感网络的路由拓扑结构设计,进行网络节点的最优分布路由控制和定位。在传感器节点优化定位算法设计的基础上,进行数据采集系统的硬件设计,采用32位数据总线进行船舶无线传感数据的高速捕获和总线传输,在FIFO RAM缓冲区采用连续脉冲冲激方法进行数据激发,将采集的数据存储在SCSI数据硬盘和局部总线中,实现数据实时调度和分析。测试结果表明,该采集方法能有效实现船舶无线传感网络节点数据的多线程多通道采集,数据检测和输出的准确性和实时性较好。     

基于粒子群优化算法的船舶电力系统脆性分析

为了提高船舶电力系统稳定性,提出基于粒子群优化算法的船舶电力系统脆性分析方法,构建船舶电力系统的稳定性控制约束参量模型,以电机模型参数为控制对象,通过船舶电力系统电机的转速信息和电磁转矩信息进行船舶电力系统脆性特征分析,采用PI控制算法进行船舶电力系统的输出稳定性控制,建立船舶电力系统的反馈动态补偿稳定性控制模型,结合粒子群优化算法进行船舶电力系统稳定性控制的参量自适应调节,实现船舶电力系统脆性预测和稳定性控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶电力系统脆性分析的准确性较好,控制稳定性较强,提高了船舶电力系统的输出鲁棒性。     

基于机器学习的风暴中船体减摇自动化控制方法研究

针对传统模糊控制方法修正误差大、航行过程中出现风暴现象船舶的晃动程度较高的现象,提出并设计了一种基于机器学习的船体减摇自动化控制方法。结合数学模型对船舶减摇过程中所受的偏移力矩进行分析后,确定船体姿态参量的自整定性处理系数,采用机器学习方法对自动化控制算法进行优化,实现船体姿态参量的误差补偿,完成对风暴环境中船舶的自动化减摇控制。仿真实验结果表明,采用基于机器学习的自动化控制方法能够有效增强船体减摇过程中的误差修正能力,鲁棒性极强。     

船舶动力推进装置稳定性控制研究

传统船舶动力推进装置控制算法,存在动力装置输出动力阻力定位误差大,导致控制算法输出层面的非线性ESO参量条件变量缺失,造成算法整体控制输出量精度下降。针对动力阻力定位与非线性ESO数据量缺失导致的问题,设计提出船舶动力推进装置稳定性控制研究。通过对船舶推进装置动力阻力指标进行匹配,准确定位动力阻力分布位置;采用非线性ESO数据模型,对动力阻力值进行非线性ESO数据建模;根据非线性ESO模型数据,完成对动力装置稳定控制量的计算。仿真实验数据的对比结果,证明了提出控制算法的有效性。     

基于Super-twisting的欠驱动船舶滑模自抗扰控制

针对欠驱动船舶在复杂海况下的航迹跟踪控制问题,提出一种基于Super-twisting的滑模自抗扰控制方法。利用视线导航法（LOS）将船舶的航迹跟踪转化为航向跟踪问题,并设计跟踪微分器来获取期望航向的1阶导数与2阶导数;根据非线性Nomoto模型设计扩张状态观测器对Nomoto模型的辨识误差、非线性项以及3级海况下风浪造成的干扰进行观测并补偿,提高控制器的鲁棒性。设计基于Super-twisting的2阶滑模控制方法,使滑模变量能在存在干扰观测误差的情况下有限时间收敛,并有效地减少了控制输出抖振现象,最终实现高精度的航迹跟踪控制。最后,以海巡船作为被控对象进行仿真验证,仿真结果表明,该控制算法能够有效提高船舶在3级海况下的航迹控制精度,增强对干扰的鲁棒性。     

船舶无线传感网络的能耗均衡路由算法设计

为了提高船舶无线传感网络的连通性能,针对传统量化传导协议容易导致路由冲突的问题,提出一种基于能耗均衡的路由算法。构建船舶无线传感网络的节点分布拓扑结构,根据传感网络各个节点的能量开销构建路由连通性代价约束参量模型,采用拥塞控制方法进行船舶无线传感网络路由的防冲突设计,以能耗均衡为控制目标函数,实现船舶无线传感网络的能耗均衡拓扑控制,实现路由优化设计。仿真结果表明,采用该方法进行船舶无线传感网络的路由算法设计,能有效降低各个节点的能量开销,提高网络的寿命和连通性。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

船舶高速喷水动力推进器设计与仿真分析

随着喷水推动技术和喷水推进器制作技术的发展,越来越多船舶采用喷水式推进方式。基于Ansys仿真软件,对进水流道、叶轮和导轮、喷泵喷嘴以及船舶倒车机构进行设计原理分析和仿真研究。结果表明,进水流道、叶轮和导轮、喷泵喷嘴以及船舶倒车机构对高速喷水动力推进器性能具有显著影响,优化结构尺寸能够提高喷水推进器性能。结合不同控制方法设计航向航速控制器,在航向航速稳定控制的基础上,提高船舶的适航性,为该类船舶的控制系统设计提供理论依据。     

机器学习在路径跟踪误差分析中的应用

为了提高无人驾驶船舶的控制精度,使无人驾驶船能够更好地完成探测任务,有必要对无人驾驶船舶的路径误差与控制进行研究。本文介绍了一种神经网络机器算法,基于该神经网络控制算法,设计了一种无人驾驶船舶路径跟踪与误差控制系统,取得了良好的效果。     

基于嵌入式的船舶控制器设计与实现

为提高船舶系统运行的稳定性,需要进行鲁棒控制设计。提出一种基于嵌入式的船舶控制器设计方案,首先采用自适应PID控制律进行船舶控制算法设计,然后在嵌入式ARM环境中进行船舶控制器的硬件设计,将控制算法加载到DSP处理芯片中,实现控制程序写入,完成嵌入式船舶控制器的集成设计和软件开发。实验测试结果表明,该船舶控制器具有较好的船舶位姿控制性能,提高了船舶航行的稳定性,控制器的鲁棒性较好。     

船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统控制器设计

船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统的控制模型具有多变量耦合性,采用传统的模糊控制方法容易出现超导误差,提出一种基于模糊PI双控制的船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统控制器设计方法。在励磁电流变化较大下,易导致控制误差较大,运用模糊控制进行发电机转子励磁控制,提高船舶动力定位用的直流电机系统无损功率,发电机采用交流励磁机进行电流整流控制。在励磁方式作用下,设有整流变压器控制交流副励磁机防止电压突变,即误差较小时,采用PI控制方法进行电机优化控制。最后进行控制器的整体结构设计。测试结果表明,采用该方法进行电机系统控制器设计,电机的输出增益较大,稳定性较好。     

基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持控制器非线性反馈改进

[目的]船舶航向保持是船舶自动导航的核心,其实现离不开非线性控制算法的设计。为了简化控制器的设计过程,提高系统鲁棒性,节省控制器的能量输出,提出一种基于Lyapunov函数改进的具有非线性反馈的控制器。[方法]首先,通过构建Lyapunov函数,简化控制器设计过程,避免非线性控制律对消系统的非线性项;然后,用指数函数处理后的航向误差代替航向误差本身的非线性反馈项,优化控制系统设计,减少能耗;最后,以实际船舶"育鹏"轮为例进行系统仿真。[结果]结果显示,采用上述方法设计的控制器控制效果良好,更加节能,且系统具有鲁棒性。[结论]研究表明,非线性反馈项的引入可以优化控制系统,其能节能的优点在实际工程应用中具有重要意义。     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

基于最小二乘支持向量机的船舶集中空调系统能耗预测

为了获得更高的船舶集中空调系统能耗预测结果,提出了基于最小二乘支持向量机的船舶集中空调系统能耗预测方法。首先分析船舶集中空调系统能耗预测研究进展,并设计了船舶集中空调系统能耗预测原理,然后采集船舶集中空调系统能耗历史数据,并采用最小二乘支持向量机对船舶集中空调系统能耗历史数据进行学习,获得船舶集中空调系统能耗预测模型。最后在相同环境下,与其他船舶集中空调系统能耗预测方法进行了对比测试。结果发现,最小二乘支持向量机的船舶集中空调系统能耗预测精度超过90%,误差控制在10%以下,可以满足船舶集中空调系统能耗控制的实际应用要求,预测误差远小于其他船舶集中空调系统能耗预测方法,体现了本文方法的优越性。