基于无线传感网络的无人船舶远程遥控系统设计

传统遥控系统不能根据船舶航线的变化情况,进行及时、有效的航行控制指挥。为解决此问题,设计基于无线传感网络的新型无人船舶远程遥控系统。通过无线传感网络框架设计、船舶电源电路设计2个步骤,完成新型远程控制系统的硬件模块设计。通过Delphi 7.0开发环境完善、无人船舶目标确定流程设计、驱动代码设计3个步骤,完成新型远程控制系统的软件模块设计。对比传统系统、新型系统的运行数据可知,应用基于无线传感网络的无人船舶远程遥控系统后,航行控制指挥的及时性、有效性均得到30%以上的提升。     

极端天气下船舶电力负荷自动调控系统设计

在极端天气条件下,正常航行的船舶,不能根据电荷负载情况,完成电力系统的自动调节控制。为解决此问题,设计极端天气下船舶电力负荷自动调控系统。通过监控电路设计、主控制器模块设计,完成系统硬件设计。通过程序架构设计、嵌入式TCP/IP协议栈设计、高速串行通信接口,完成系统软件设计。模拟系统运行环境,设计对比实验结果表明,应用极端天气下船舶电力负荷自动调控系统后,可在最短时间内,完成电荷负载情况检测,实现电力系统的自动调节控制,达到节省总耗电量的目的。     

电力推进式船舶电力负荷预测系统研究

传统船舶电力负荷预测系统存在短期用电量不均、承载上限模糊等弊端。为有效解决上述问题,设计新型电力推进式船舶电力负荷预测系统。通过预测电路设计、推进负载接口设计2个步骤,完成新型系统的硬件运行模块设计。通过电力负荷环境的搭建、数据库设计、负荷预测流程完善,完成新型系统的软件运行模块设计。模拟系统应用环境设计对比实验结果表明,与传统系统相比,新型电力推进式船舶电力负荷预测系统有效平均短期用电量、明确承载上限。     

基于VR技术的船舶航行仿真系统设计

传统船舶仿真系统不能在短时间内完成航行数据的识别及转发处理。为解决上述问题,设计基于VR技术的新型船舶航行仿真系统。通过层次逻辑结构设计、仿真拓扑结构设计2个步骤,完成新型系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,通过VR交互程序设计、航行传输协议设计、仿真数据库设计3个步骤,完成新型系统的软件运行环境搭建,实现基于VR技术船舶航行仿真系统的顺利应用。模拟对比试验结果表明,与传统系统相比,应用基于VR技术船舶航行仿真系统后,航行数据识别及转发处理时间均得到一定程度降低。     

船舶混合电力推进系统设计及优化控制仿真

为改善带有储能系统的混合电力船舶推进系统能效,提出一种适用于混合电力推进船舶的控制策略,以锂电池组的荷电状态为状态参数,根据不同电力负荷下的负载变化趋势和柴油发电机组的最佳燃油消耗率曲线,实现多台组网工况下的最佳增减机控制及单台在网工况下的最佳负荷调整。仿真验证表明,通过控制在网发电机组台数及单台发电机组功率负荷,可以降低船舶混合电力推进系统的燃油消耗,改善柴油机工作效率。     

基于DSP技术的航行自动化控制系统

针对船舶海上航行受到航行环境和船舶运行情况的影响,加大了船舶航行方向和航行速度的控制误差,为了提高船舶航行的自动化控制精度,提出了基于DSP技术的航行自动化控制系统设计。在硬件设计方面,利用DSP技术设计了复位电路和外围接口电路,对船舶航行自动化控制电路进行了设计,根据船舶航行自动化控制器的工作原理,完成船舶航行自动化控制器的设计,利用船舶航行自动化控制的误差函数,在函数下降方向上,自适应调整自动化控制的权值和阈值,建立了船舶航行自动控制网络模型,结合船舶航行的自动化控制流程,完成系统软件设计,实现船舶航行的自动化控制。实验结果表明,基于DSP技术的航行自动化控制系统不仅可以缩小船舶航行方向的控制误差,还可以缩小速度的控制误差,从而提高了船舶航行的控制精度。     

随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性评估分析

在随机波浪中船舶航行容易产生随机扰动导致非线性横摇,为了提高船舶航行的稳定性,提出一种基于改进扩展卡尔曼滤波(EKF)的随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性控制方法。采用微惯性航姿调整方法进行随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性参量控制,根据航行姿态参量的准确估计,实现船舶横摇稳定性评估。仿真结果表明,采用该方法进行船舶航行非线性横摇控制的稳定性较好,航行姿态参量的准确跟踪能力较强,实现姿态角的实时调整,降低姿态调整误差,提高了船舶航行的安全性和稳健性。     

负荷时变性的船舶风光发电功率自适应控制研究

针对船舶风光发电功系统负荷具有时变性的特点,导致船舶风光发电功率输出存在较大误差的缺限,提出一种基于负荷时变性的船舶风光发电功率自适应控制系统。首先对船舶风光发电功率自适应控制系统的工作原理进行分析,然后根据船舶风光发电系统负荷的变化规律,对PID的比例、积分和微分3个参数根据负荷的变化情况进行模糊控制,最后进行仿真试验。仿真结果表明,本文提出的基于负荷时变性的风光发电功率自适应控制系统的输出误差远远小于传统的PID控制系统,具有更大的实际应用价值。     

远洋船舶空调负荷参与电网调峰优化运行方法

常规船舶空调负荷参与电网调峰应用于远洋船舶时,存在电网调峰不确定度较大的不足,为此提出远洋船舶空调负荷参与电网调峰优化运行方法。基于远洋船舶空调负载智能计算机构,与负载智能调控机构的构建,完成船舶空调负荷参与电网调峰组件优化运行设计,实现组件执行机构的优化;建立远洋船舶空调负载参与调控程序,完成调控机制和调控程序的优化,结合组件执行机构的优化,实现远洋船舶空调负荷参与电网调峰优化运行。试验数据表明,提出的优化运行方法较常规方法,电网调峰不确定度降低10.04%,适合远洋船舶空调负荷参与电网调峰。     

含大功率脉冲性负荷的船舶供电系统设计及研究

脉冲性负荷是一种功率波动明显、频率切换频繁的负载,而船舶电力系统的容量和惯性较小,容易受到负荷波动的影响。本文首先根据雷达的种类、功率,及其运行特性和影响,将其进行分类并梳理出相应的解决思路,对功率波动周期和占空比都不确定的脉冲负荷雷达进行研究。由于柴油机的调速特性和发电机的调压特性都跟不上负荷频幅的波动,脉冲性负荷的工作会给船舶电力系统造成恶劣的影响,本文设计了一种含电容储能的脉冲性负荷供电系统,并完成储能电容参数的计算,结合柴油发电机组固有机械储能特性优化配置电容储能的容量。通过仿真验证了该供电系统在雷达多种典型工况下,直流母线电压的波动满足相关指标要求,网侧输入功率平滑稳定,且网侧电压谐波小于2%,满足负荷供电需求及舰船电网抗负载冲击的要求。研究结果对脉冲负载在舰船电力系统中的应用及其设计方面具有一定的指导意义和参考价值。     

动力定位系统下船舶运动姿态自适应调整研究

设计船舶动力定位系统控制算法,使动力定位系统在船舶低速航行时通过对船首的调整实现对船舶运动姿态控制,从而实现船舶运动姿态的自适应调整。     

船舶运动奇异系统鲁棒H_∞估计仿真与分析

全球化的发展带动了航运事业的腾飞,而由于航道资源的有限性,人们对船舶的航行控制要求也越来越高。为了应对各种环境变化对船舶航行控制带来的影响,保证航行的安全,人们对船舶运动的研究也越加深入。常规的船舶运动奇异系统面临着多种不确定的因素。因此,本文采用鲁棒控制的方法,重点对船舶航行中遇到的非线性控制问题进行研究,通过对控制系统稳定性和鲁棒性的仿真研究,设计了一种新型的反馈控制器,实现了对航行轨迹的良好跟踪。     

基于VSG的船舶微电网功率分配控制策略研究

船舶微电网在并联运行时,由于存在线路阻抗差异问题,导致功率分配不合理,传统的虚拟同步发电机控制很难实现功率的精准分配。为了解决上述问题,本文在建立风光储微电网模型基础上,研究VSG(Virtual Synchronous Generator)多机并联系统关键参数的匹配算法;采用自适应控制理论,提出虚拟阻抗自适应控制策略,逆变器根据给定功率调整虚拟阻抗值,在存在线路阻抗差异的情况下,使VSG多机并联系统能够精确地分配负荷功率。仿真结果验证了所提控制策略和参数设计方法的有效性和可行性。     

基于CAD/CAM的舰船螺旋桨精度控制技术研究

为解决船舶螺旋桨内部角动量不平衡、精准解耦能力较弱等问题,提出基于CAD/CAM的船舶螺旋桨精度控制方法。通过控制轴系确定、定点坐标变换2个步骤,完成船舶螺旋桨结构的CAD/CAM建模。在此基础上,通过铣削方式与加工路径分析、残余精度量计算、微小控制误差确定3个步骤,完成新型精度控制方法的搭建,实现基于CAD/CAM的船舶螺旋桨精度控制技术研究。对比实验结果表明,与传统控制方法相比,应用新型精度控制方法后,船舶螺旋桨内部角动量呈现明显的平衡状态,精准解耦能力最大值可达到70%。     

船舶电力系统谐波干扰抑制方法分析

传统船舶电力谐波干扰抑制方法的扰动抑制效果可靠性不高,易造成逆变器输出谐波的紊乱调节。为解决上述问题,设计一种新型的船舶电力系统谐波干扰抑制方法。通过谐波电力计算、谐波电压计算2个步骤,完成船舶电力系统谐波功率分析。在此基础上,通过船舶电压定向矢量控制、电力谐波的拓扑分析、干扰检测子计算3个步骤,完成新型电力系统谐波干扰抑制方法的搭建。设计对比实验结果表明,与传统方法相比应用新型船舶电力系统谐波干扰抑制方法后,扰动抑制效果的可靠性得到大幅提升,有效避免逆变器输出谐波紊乱调节事件的发生。     

数字媒体技术在船舶航行轨迹虚拟中的应用研究

为紧密监控船舶在航行轨迹中所处的实时位置,提出基于数字媒体技术的船舶航行轨迹虚拟控制方法。通过确定基本导航系数的方式,计算惯性转角动量的实际数值,完成船舶航行轨迹的建模处理。在此基础上,连接既定型号的虚拟控制主机,按照航行轨迹的导入要求,确定轨迹转动的必备角度条件,实现数字媒体技术在船舶航行轨迹虚拟中的应用研究。对比实验结果表明,与OpenGL手段相比,应用新型虚拟控制方法后,航行轨迹的内部、外部偏向角均出现明显降低的变化趋势,船舶在航行轨迹中所处位置不明确的问题得到有效解决。     

舰船尾迹图像自适应消噪方法研究

普通船舶尾迹图像中噪点所占比重过大,常导致图像失真现象的发生。为解决此问题,提出基于船舶尾迹图像的新型自适应消噪方法。通过航向参数估算、航速参数估算2个步骤,完成基于尾迹图像的船舶参数估算。通过时域图像的自适应消噪、邻域图像的自适应消噪、消噪可信比的确定3个步骤,完成新型自适应消噪方法的搭建。模拟方法运行环境,设计对比实验结果表明,应用新型消噪方法后的船舶尾迹图像中,噪点所占比重得到有效控制,图像失真现象的发生几率,也随之大幅下降。     

嵌入式船舶导航系统航行轨迹智能控制方法

传统船舶航行轨迹智能控制方法存在控制精准度低的缺点,为此提出嵌入式船舶导航系统航行轨迹智能控制方法。采用双坐标系对船舶航行轨迹模型进行建立,以建立的船舶航行轨迹模型为依据,利用传感器对船舶航行轨迹数据进行采集与处理,通过采集的数据计算船舶航行轨迹偏差,采用船舶航行轨迹控制算法对航行轨迹偏差进行调整,实现了嵌入式船舶导航系统航行轨迹的控制。通过实验可得,提出的嵌入式导航系统航行轨迹智能控制方法控制精准度比传统方法高28%,说明提出的嵌入式导航系统航行轨迹智能控制方法具备极高的有效性。     

基于PID算法的船舶航迹自动控制方法

由于当前船舶航行环境日益复杂易造成船舶航迹偏离等问题,一旦船舶偏离航行易造成严重的安全问题,因此对船舶航迹进行精准控制的要求也越来越困高。由于传统方法缺失自动校正航线等功能,对船舶航迹进行控制仍存在延时、误差等问题,不利于船舶进行准确航行。为了实现船舶航迹自动控制的功能,结合PID神经网络算法对船舶航迹控系统进行优化,基于模糊算法对船舶航行参数进行控制和调整,以便提高船舶沿航线进行准确航行,同时在船舶偏离航线时及时进行检测和校正保持船舶沿标准航迹航行。为检验该方法的有效性,进行了仿真实验,实验结果证明基于PID算法的传播航迹自动控制方法有利于准确保障航迹,自动对船舶航行数据进行分析和矫正,保持船舶控制系统的良好性能。对我国航海战舰控制航迹有一定的指导意义。     

非规则波动下直线航迹自抗扰控制数学模型设计

非规则波动,船舶直线航迹经常出现偏差,影响了船舶航行的稳定性和安全性。为此,针对传统PID控制、自适应神经网络控制2种方法控制效果差的问题,设计一种非规则波动下直线航迹自抗扰控制数学模型。该模型分为3部分:首先进行跟踪微分器设计,消除干扰因素的影响,然后利用扩张状态观测器,估计船舶运行状态,最后利用状态误差反馈,计算船舶运行误差,以此实现自抗扰控制。结果表明,与传统PID控制、自适应神经网络控制2种方法相比,利用设计的数学模型进行非规则波动下直线航迹自抗扰控制,得到的直线航迹与预期航迹之间的拟合优度更大,更接近1,由此说明自抗扰控制数学模型更能有效规范船舶直线航迹,保证了船舶航行的稳定性和安全性。