舰船通信网络信号动态变化特性数学模型

为提升复杂环境下网络信道特性的表征能力,设计描述舰船通信网络信号动态变化特性的数学模型。依据坎贝尔定理,通过节点之间的泊松点过程,构建舰船通信网络的信道模型。基于所构建的信道模型,依据Friis公式,引入直射路径的信道衰落、镜面反射路径的信道衰落,以及反射路径的信道衰落构建信道衰落模型。依据网络信号传输状态,考虑信道衰落情况,利用马尔科夫链构建信号传输距离、接收机接收功率、信号接收位置关联的二维传输模型,通过二维传输模型体现舰船通信网络信号的动态变化特性。实验结果表明,该模型能够精确表征复杂环境下的舰船通信网络信号动态变化特性,可以作为提升舰船通信网络质量的重要依据。     

基于动稳性衡准的舰船稳性预报研究

应用随机稳性理论,研究建立舰船稳性监测的数学模型.通过实时数值分析和自适应识别技术处理舰船横摇运动的水动力系数,提出舰船动稳性衡准指标,进行舰船在风浪中稳性的实时计算及预报研究.通过算例,说明应用随机风浪中航行舰船的动稳性预报方法,可以估算舰船的稳性储备和安全性能.     

基于数理统计法的舰船运动数学模型

传统的舰船运动数学模型没有考虑到海上复杂情况对舰船运动的影响,导致舰船航行过程中容易发生碰撞现象,为此设计一种基于数理统计法的舰船运动数学模型。建立舰船运动坐标系,利用固定坐标系与运动坐标系描述舰船位置情况,采用数理统计法整理舰船航行数据,在模型中计算风、浪、流的干扰,以真实模拟舰船运动情况,并建立舰船智能避碰决策机制,以此完成舰船运动数学模型的构建。通过实验证明,此次设计的基于数理统计法的舰船运动数学模型比传统舰船运动数学模型发生碰撞次数少,证明了此次设计的舰船运动数学模型的有效性。     

基于动稳性衡准的舰船稳性预报研究

应用随机稳性理论，研究建立舰船稳性监测的数学模型。通过实时数值分析和自适应识别技术处理舰船横摇运动的水动力系数，提出舰船动稳性衡准指标，进行舰船在风浪中稳性的实时计算及预报研究。通过算例，说明应用随机风浪中航行舰船的动稳性预报方法，可以估算舰船的稳性储备和安全性能。     

舰船上层建筑结构动力响应的数学模型研究

传统的舰船上层建筑结构动力响应数学模型存在响应性能低的缺点,为此提出舰船上层建筑结构动力响应的数学模型研究。对舰船上层建筑结构的刚度、质量分布与阻尼进行计算,为动力响应数学模型的构建做准备,以上述准备条件为基础对舰船上层建筑结构动力放大系数进行求解,以得到的动力放大系数为依据采用数学公式对舰船上层建筑结构动力响应值进行计算,并对动力响应进行分析,实现了舰船上层建筑结构动力响应数学模型的构建。通过实验得到,构建的舰船上层建筑结构动力响应数学模型响应时间比传统模型快了271 ms,动力放大系数比传统模型增加了0.41,充分说明构建的舰船上层建筑结构动力响应数学模型具备更好的响应性能。     

舰船航向非线性控制的数学模型设计

发达国家已有舰船航向控制模型研究成果,无法适应中国舰船实际航向控制需求,存在着航向控制效果差的问题,因此提出舰船航向非线性控制的数学模型设计研究。详细分析舰船运动干扰信号,构建非线性舰船运动数学模型,选取并探究实际航向控制问题的性能指标,以构建模型与选取性能指标为基础,将舰船运动模型转换为状态方程形式,制定航向非线性控制流程,执行制定流程即可实现舰船航向的非线性控制。实验结果表明,应用构建模型后,在较短时间内实际航向可以调控到设定航向,控制舵角也能回正,充分证实了构建模型的有效性与可行性。     

基于单椭球体舰船磁场模型的感固分离研究

舰船在地球弱磁场中的磁化过程是线性、可逆的,可以将舰船磁矩分为固定磁矩和感应磁矩。对于不同的舰船磁场数学模型,对其进行感固分离通常是采用不同的方法。通过对舰船的3个方向上的去磁系数进行分析,可以近似地将椭球体模型中的感应磁矩和固定磁矩分离开来。     

混沌理论和神经网络相结合的舰船摇荡运动极短期预报

舰船摇荡运动具有混沌特性,因而可以应用混沌理论对其进行预报.介绍了混沌时间序列预测原理;建立了基于混沌理论相空间重构技术的RBF神经网络模型,并将其用于舰船摇荡运动预报;通过对某实船纵摇时历的预报计算,证明了采用混沌和神经网络相结合的预报方法,能有效提高预报精度和延长预报时长.     

具有淹水舱的舰船横摇运动建模探讨

舰船在风浪中横摇运动特性是影响舰船航行安全的主要因素,而当舰船由于碰撞、搁浅等意外事故造成船体破损进水后,具有淹水舱的舰船在风浪中的横摇运动将变得更加复杂,更加危险,文章系统地分析了具有淹水舱的舰船在波浪中横摇运动时船和舱内水的能量耦合作用,根据拉格朗日方程建立了具有淹水舱的舰船横摇运动两自由度微分方程,并在此基础上,用Melnikov方法对某实船破损进水后的横摇运动进行了非线性分析,验证了所建模型的实用性,为进一步分析破损进水舰船在风浪中的横摇运动特性提供了可行的数学模型.     

舰船姿态运动的自适应实时预报及其应用

舰船姿态运动预报系统是舰载机起降指导系统中的主要部分,它对提高舰载机安全起降起到重要作用.本文根据大型舰船在随机海浪作用下的运动特性,提出了基于自适应AR模型的预报方法,它通过RLS递推算法实现了在线实时预报.利用DSP设计的上述预报系统,本文进行了大量典型航行工况下的仿真.仿真结果表明,文中提出的舰船姿态运动预报方法可行,提前2秒的预报误差为2.7%,提前7秒的预报误差为8.3%.因此,该方法在工程中具有很大的实用价值.     

基于Modelica/MWorks的舰船液压操舵系统建模与仿真

在建立舰船液压操舵系统原件动态数学模型的基础上,利用MWorks软件实现液压能源系统动态特性分析通用模型库的构建.模型库包括长管路动态模型、液压泵数学模型、液压缸数学模型和其他元件如滑阀的数学模型,并根据模型库的元件建立了舰船液压操舵系统方案设计阶段的数理模型,对舰船的液压操舵系统进行了仿真.仿真结果表明,该模型符合实际系统的管路压力和流量脉动特性,在模型中能获得时域范围内系统的流量压力脉动情况.     

舰船运动姿态仿真与多层AR预报研究

舰船运动姿态预报可更好地保障舰船各项作业的顺利进行,提高航行安全性。该文从频域角度仿真随机风浪,据此仿真舰船运动。考虑到舰船运动姿态时域上的非线性、非平稳特点,采用多层AR模型进行舰船运动姿态预报,并根据仿真案例进行预报检验。多层AR方法能有效提高极短期预报的精度。     

采用RBF神经网络的舰船尾部型线结构优化

在舰船的设计开发过程中,船型的选择非常重要。舰船的尾部型线结构是船型设计中比较容易忽视的问题,为了使舰船尾部型线结构达到最优,可以利用先进的RBF神经网络对尾部型线结构进行优化。基于此点,本文从RBF神经网络的原理、结构及优点分析入手,提出船型优化框架的构建思路,以RBF神经网络替代传统的CFD,并对RBF神经网络模型的建立及预报精度进行研究。结果表明,RBF神经网络模型的预报精度能够满足应用需要,它的优化时间要远远少于CFD。     

船舶横向运动短期姿态预报数学建模可行性研究

传统的船舶横向运动短期姿态预报数学模型存在着预报性能低的缺陷,为此提出船舶横向运动短期姿态预报数学建模可行性研究。采用平均滤除法对船舶横向运动数据中的不良数据进行去除,完成船舶横向运动数据准备,将得到的船舶横向运动数据进行归一化处理,适应预报函数的需求,将得到的归一化的船舶横向运动数据输入到BP神经网络算法中完成船舶横向运动短期姿态的预报,实现了船舶横向运动短期姿态预报数学模型的建立。通过实验得到,构建的船舶横向运动短期姿态预报数学模型预报误差比传统模型低了21.41%,预报时间比传统模型高出3.25 s,充分说明构建的船舶横向运动短期姿态预报数学模型具备良好的可行性与预报性能。     

一种基于参数估计的自适应舰船运动预报方法

运动预报是部分舰船系统的重要组成部分。为了有效地解决这一问题,文章提出了一种基于海浪峰值频率估计的自适应舰船运动预报方法。在舰船运动与海浪激励的建模基础上,建立了基于最小二乘估计的自复位海浪峰值频率估计器。采用自回归移动平均(ARIMA)模型拟合方法预报舰船运动,并通过海浪峰值频率估计值自适应调节ARIMA模型的采样周期,提高了复杂海况下对舰船运动的预报能力。该方法与常规ARIMA模型方法、反向传播神经网络方法的仿真对比结果表明了该方法在解决舰船动态预报问题上的良好精度和鲁棒性。     

神经网络方法在舰船姿态运动预报中的应用研究

将神经网络应用于舰船姿态运动预报中,利用带有延迟反馈的回归神经网络的暂态、学习效率高、动态映射等优点,提出多输入单输出简化的对角回归神经网络,并给出舰船姿态运动预报模型。在此基础上进行算法收敛性的说明。最后采集15个样本,通过分析样本的平均误差、均方误差和相对误差来说明本文所此采用的算法对舰船纵摇姿态的预报结果有效。为提高预报精度需要将船舶受到的外界干扰融合到模型中,从而可得到理想的预报效果。     

海洋环境中舰船倾覆的研究综述

大幅横摇导致倾覆是风浪中航行舰船的最主要风险之一,也是最为复杂的力学问题.通过对横摇运动的研究,可以确定舰船倾覆的条件并对舰船的倾覆概率做出预报,为工程设计提供参考.在调研国内外相关     

实船运动与包络的极短期预报分析

舰船运动及包络的实时预报可以为舰载机起降、船舶减摇、海上锚泊并靠物资补给、动力定位等提供辅助指导意见。本文利用某实船的升沉、纵摇与横摇数据,建立运动和包络的2阶自适应Volterra级数模型,通过RLS算法估计Volterra级数模型的核,统计了不同工况下的运动预报精度。分析结果表明,Volterra级数模型可以用来辨识船舶运动系统,纵摇与升沉预报精度较好,运动预报可以与包络预报相结合共同指导工程作业。     

横流中水下气泡运动特性模型对比研究

为更好地研究水下气泡的运动规律,开展横流作用下水下气泡的运动特性模型研究。首先以动量定理为基础,推导横流中水下高速气体的射流轨迹模型;其次依据牛顿定理,对水下气泡进行受力分析,建立横流中单气泡的运动数学模型;最后采用龙格-库塔法对2个模型进行求解与分析。结果表明,2个计算模型在各自的气泡速度范围内,能够模拟对应的气泡运动轨迹,而随着横流速度的不断增加,计算结果误差越来越大。研究结果为水下气泡在复杂流场中的运动特性研究提供参考。     

浅水低速舰船通过雷区危险航速的预报模型

根据舰船水压场与航速关系密切的特点,可通过限速航行以实现舰船自身防护安全通过水压水雷区.在浅水、薄船、线性兴波条件下,将舰船水压场计算公式具体应用到舰船通过雷区危险航速的预报中,针对不同水压水雷的引信动作参数,建立了危险航速预报模型,实验结果与预报结果吻合良好.为方便实用,编制了人机交互界面软件,能实时、快捷地进行危险航速预报.预报模型和软件可为战时舰船安全通过雷区提供参考依据.