非线性回波在舰船航向控制系统中的研究

针对海上舰船航向控制问题进行研究。对非线性回波特征分析在舰船航行控制上的应用进行探讨。首先对舰船航行进行数学建模分析,再对航向控制进行建模,并对雷达回波的特性进行详细分析。通过分析捕获到的雷达回波信号相位,得到相位误差信息,进而实现运动补偿,保持舰船航向。最后,以1艘大型舰船为例进行实验仿真,仿真结果证明算法的可行性。     

舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法

舰船航行时由于存在线性干扰,使得航向控制方法鲁棒性较差。为此,提出舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法研究。基于惯性坐标系的空间位置和姿态角,将舰船运动化为3个平面运动,建立舰船操作运动方程,依据运动方程,计算舵力及舵机特性,在考虑舵力的作用下,计算非线性控制律,去除线性干扰项,设计自适应鲁棒控制器,达到控制舰船航向的目的。测试结果表明:与传统的控制方法相比,设计的舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法转艏角速度更接近0,且船首向角定向需要的时间更少,说明该控制方法鲁棒性更好,适合应用在舰船航向控制中。     

模糊逻辑在舰船航向自动控制系统中的应用

分析了设计舰船航向自动控制系统时面临的问题,建立了描述舰船运动的六自由度模型,给出了以模糊逻辑为基础的舰船航向模糊控制系统框图,研究在随机变化的外部扰动作用下,考虑舰船数学模型复杂动态过程与非线性时,以航向误差和误差变化率为输人变量,以舵面位置变化为控制量的二维模糊控制器构成问题,给出了模糊调节器运行参数计算方法,针对舰船摇摆和保持航向最危险的情况给出了仿真结果。     

人工智能技术在舰船航向混合自动控制中的应用

现有航向控制主要使用PID控制器,其主要应用于线性控制问题,而航向控制具备一定的随机性,导致常规航向控制方法稳定性较差,威胁舰船航行安全性,引入人工智能技术提出舰船航向混合自动控制方法研究。设置假设条件构建舰船运动模型,以此为基础,对运动参量进行无因次化处理,避免量纲不同对模型产生不利影响,引入人工智能技术——神经网络算法与PID控制理论进行混合应用,制定神经网络PID控制程序,执行程序即可实现舰船航向的混合自动控制。实验数据显示:在常数大于2条件下,应用人工智能技术后获得的航向控制稳定性指标大于平均水平,说明人工智能技术应用性能较好。     

基于无线网络的舰船智慧导航系统

以实现安全精确舰船导航为目的,设计无线网络的舰船智慧导航系统。卫星和GPS接收器获取舰船位置等信息,并使用纸质海图导入功能获取电子海图,将电子海图和舰船位置信息发送到电子海图管理模块、查询统计模块和航行管理模块内,利用舰船导航模块实现舰船导航,使用电子海图管理模块和查询统计模块实现舰船运动轨迹显示、海图导出以及舰船当前位置显示等功能,采用坐标转换和墨卡托投影转换算法实现舰船导航。实验结果表明,该系统具备较好的信息接收功能,且其无线网络传输能力较好,在导航舰船时直角空间坐标转换差值较小,导航功能强。     

未来舰船控制系统的探讨

该文就开发基于计算机系统的未来舰船控制系统问题作了探讨,基核心为构建开放的、模块化的控制系统,以适应具有高自动化程度的健全的现代舰船控制系统的需求趋势。     

舰船磁场与航向关系的试验分析

通过观察船模在不同航向下所产生的磁场,得到磁场与航向存在正余弦关系,在磁场数学建模的基础上推导分析认为,能通过测量两个不同航向下的磁场估计任意航向下的磁场,减少实测次数,而且可用于识别航向。     

船舶航向自适应控制系统研究

本文设计并模拟船舶航向自适应控制器,用于解决传统航向控制非线性系统在复杂环境下控制效果差的问题.控制器的系数可由Matlab LMI工具箱计算得出,针对航向控制非线性系统,采用自适应控制方法设计控制器,该方法可以保证船舶航向控制系统的全局有界性.最后针对实船验证,仿真结果表明该控制器性能良好,控制方法有效.     

物联网下嵌入式船舶航向控制系统设计

随着航运业的发展,对船舶操纵性能的要求日益提高,需要对船舶航向控制问题进行进一步研究。提出基于物联网的嵌入式船舶航向控制系统的设计方法。所设计系统由两部分组成,分别为硬件部分和软件部分。硬件主要由芯片、无线通信模块、电源模块、显示模块、温度采集电路、信扫描电路、复位电路、声光报警电路和负载控制电路构成,重点阐述了对各个硬件部分的设计电路。根据控制信号判断的方法对软件部分进行设计,完成物联网下嵌入式船舶航向控制系统的设计。为了验证所提设计方法的有效性,进行仿真实验,根据实验结果可以得出该系统能够对船舶航向进行实时控制,抗干扰能力强,效果令人满意。     

基于嵌入式技术的舰船航向通道自动控制系统

在错综复杂的水路巷道中,舰船需要通过航向通道系统的计算,来完成对舰船航向路径的规划选定。其中,海量数据在综合计算过程中会出现信号间的相互抑制,抑制信号会转化为判定误差,造成舰船航向通道控制出现偏差。为解决上述问题,提出基于嵌入式技术的舰船航向通道自动控制系统。通过嵌入式技术,组建前端数据独立计算平台,通过数据处理硬件对多项数据进行分离计算。通过设计融合策略对独立计算后的数据进行融合分析计算,最后,通过非线性控制算法对通道数据进行自动分析判定,实现自适应的自动控制效果。通过设计仿真场景对设计系统进行数据模拟测试,并对测试数据进行对比分析得出可行性结论。     

无线网络的海上舰船物流流程优化策略

针对有线网络海上舰船物流流程覆盖范围较窄的问题,提出基于无线网络技术的海上舰船物流流程优化策略。在原有物流流程基础上设计具体优化思路,利用RFID技术读写和定位港口货物,快速记录货物数据,及时定位货物位置,利用移动终端高效传输收发货信息,保证信息数据的时效性,通过GPRS车载电脑监控运输调度车辆,建立车辆和控制系统之间的有效信息传递通道,将流程间的串行或反馈运行转化为并行运作,提高运行效率,完成对海上舰船物流流程优化策略设计。实验对比结果表明,设计物流流程优化策略的网络覆盖面更广,优于原有策略,可以为海上舰船物流高效运行提供支持。     

舰船平台罗经航向误差的标校

为了使舰船平台罗经在安装和使用过程中,更准确有效地标校输出航向,从平台罗经的基本原理及特点出发,结合实际操作经验,重点介绍了几种测量平台罗经输出航向误差的方法,并介绍了数据处理的相关知识,然后将这些方法测量出的误差对平台罗经进行了标校.经后续试验验证,标校后的平台罗经输出航向完全能满足舰船导航及舰载高精度系统的精度要求.所介绍的测量方法,对舰船平台罗经以及其它载体上的平台罗经的标校都有重要的意义.     

基于两航向测量的舰船任意航向磁场计算方法

通过对舰船磁场特性的分析,提出了一种推算舰船任意航向三分量磁场的计算方法.在同一测量深度和测量点的前提下,该方法仅利用相反的两个非主航向上舰船三分量磁场实测数据,可直接计算出任意航向舰船三分量磁场,为分析研究任意航向舰船的磁特征和磁隐身性能提供了依据.实验验证了方法的可行性和准确性,该方法可推广应用于不同区域舰船三分量磁场的推算问题.     

舰船电场实验室集中控制系统研究

本文针对舰船电场实验室的试验需求,在对实验设备仔细分析的基础上,提出了一个集实验室数据采集、过程控制、故障报警等一体化的集中控制系统,有效地保证了试验的准确性和可靠性,达到了电场实验室高效试验的目标.     

舰船多信道无线网络抗干扰算法设计

为提升舰船设备通信质量及稳定性,设计舰船多信道无线网络抗干扰算法。建立舰船多信道模型,获取舰船多信道网络信号,提取舰船多信道网络干扰信号特征、计算干扰信号特征数据邻域距离、可达距离和异常因子,从信号中挖掘干扰信号;改进小波阈值算法对舰船多信道无线网络干扰信号进行抑制,实现舰船多信道无线网络的抗干扰。实验结果表明：该算法应用后,舰船的多信道无线网络的频率变化稳定,抗干扰效果较好,可保证接收端完整接收发射端的信号。     

基于模糊度函数法的舰船航向测量方法

提出了一种基于模糊度函数法的改进航向测量方法。该方法利用给出的直接解,有效地提高了整周模糊度的初始化速度。同时,讨论了该改进方法的两种求解途径(单差和双差),并对实测数据进行了处理。该方法与传统模糊度函数方法相比,具有精度相当,实现简单,稳定性高等特点。     

基于节能省时航行的新型航向控制系统设计

为设计出既能缩短航程又能降低能耗的新型船舶航向控制系统,本文系统分析了船舶运动的非线性数学模型和常规的航向比例-微分-积分(PID)控制算法;在此基础上运用遗传算法(GA)在线自动优化整定常规的PID控制参数,从而实现反馈控制和保证系统的稳定性,运用小脑模型(CMAC)神经网络进行前馈非线性控制、进而抑制源自船舶内外部的非线性干扰,最终确保系统的控制精度和响应速度;在船舶操纵模拟器上对所设计的新型航向控制系统作了仿真试验,试验结果表明:该系统性能优越可靠且具有较强的鲁棒性。     

舰船无线网络异常数据智能捕捉及预警方法

由于网络攻击导致舰船无线网络可能出现运行异常,为了实现网络异常状态的准确检测,提出异常数据智能捕捉及预警方法。根据舰船无线网络的结构和工作原理,构建相应的网络模型。在该模型下以估算流量的方式,实现异常数据的智能捕捉。以数据捕捉结果为基础,处理捕捉数据并提取其特征,结合数据异常量和异常特征表现的严重程度,实现舰船无线网络预警。实验结果表明,设计方法的异常数据捕捉完整度高达99.9%,且平均误警率仅为1.9%,因此具有较高的应用价值。