粒子群算法优化PID的USV航向稳定性控制

航向稳定性直接影响水面无人艇(USV)的安全航行,针对当前USV航向稳定性控制存在的控制误差大、抗干扰能力弱等缺陷,设计了粒子群算法优化PID的USV航向稳定性控制方法。首先将PID控制方法引入到USV航向稳定性控制中,然后采用粒子群算法对PID控制参数进行动态优化,以适应USV航向稳定性控制误差的变化,提高USV航向稳定性控制的鲁棒性,最后与其他USV航向稳定性控制方法进行对比测试,本文方法的USV航向稳定性控制精度高达90%以上,而且在受到外界干扰时,可以快速保证USV航向稳定,提高了USV航向稳定性控制的抗干扰能力,本文方法的USV航向稳定性控制效果要优于经典USV航向稳定性控制方法,验证了本文方法的优越性。     

缆船非线性拖带系统及数值仿真

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖带船舶拖点位置匹配的方法,建立了缆-船非线性整体的拖带动力学模型,采用数值计算法实现了时域内拖带运动的模拟.对一艘具有航向稳定性船舶进行了拖带运动数值计算,拖带船舶采用PD控制方法较真实地模拟了拖带船舶航向改变的运动过程.数值计算讨论了拖点位置、拖缆长度、拖带航速对拖带航向稳定性的影响,结果表明：拖带航向稳定性与线性拖带理论一致,即拖点位置在水动力作用点之前拖带航向具有稳定性,拖缆长度和拖带航速对拖带航向稳定性无影响.拖缆长度和拖带航速可以影响拖带的航行品质,增加拖缆长度能有效抑制拖缆张力的振荡,拖带航速影响到航向角的响应快慢和超调量.     

基于自适应神经网络滑模控制的常压潜水装具航向控制器设计

针对常压潜水装具的航向控制,设计了基于自适应神经网络的滑模航向控制器。详细介绍了控制器的设计过程,并利用Lyapunov稳定性判据,证明了系统存在着参数不确定性、时变项和外干扰时的稳定性。通过仿真,验证了该控制器在常压潜水装具(ADS)航向控制方面具有良好的控制性能。     

船舶拖带情形下的操纵性试验研究

在露天操纵性水池中对某船自航模在未拖带及以不同拖缆长度拖带时进行回转、Z形和航向稳定性试验,研究拖带对船舶操纵性能和航向稳定性能的影响,试验结果表明,拖带下船舶的回转性能和航向稳定性能将会发生显著的变化。     

船舶航向自动保持控制及设计

针对非线性船舶航向控制系统,将Line of Sight(LOS)引导律与滑模控制算法相结合,设计一种航向保持滑模控制算法,通过设计合理的李雅普诺夫函数及利用其稳定性理论对系统的稳定性进行了分析,并利用"育龙"轮运动数学模型进行计算机模拟仿真,验证设计思想的可行性和控制算法的合理性及有效性。仿真结果表明,控制算法可以保证航向控制系统的渐近收敛及稳定,根据该控制算法所设计的控制器,能够使船舶航向精确的保持在预定航向上,具有优良的控制效果。     

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。     

Nomote数学模型在船舶航向鲁棒性控制器的设计应用

船舶航向控制器是控制系统的关键装置,该装置的性能将直接影响船舶航行的安全性和稳定性。传统的船舶航向控制器模型已经无法满足船舶航行的要求,船舶航向鲁棒性控制器逐渐成为船舶制造行业研究的重点。本文对船舶航行控制系统进行研究,在Nomote数字模型的基础上提出了船舶航向鲁棒性控制器的设计方案。     

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。     

船舶斜航时的偏航现象

船在航行中往往发生偏航，即使航向稳定性好的船也要不断调整航向。此文讨论了与偏航有关的因素及在实际航行中怎样减小偏航的影响。     

基于自适应模糊控制的船舶航向控制研究

为了提高船舶在复杂海域和密集线路航行的经济性、安全性和稳定性,性能优异的航向自动化控制系统引起了研究人员的普遍关注。传统的船舶航向自动控制系统(自动舵)在灵活性和可操作性上无法满足现代大型船舶和密集航线的需求。本文利用自适应神经模糊控制算法,对传统的船舶航向控制系统进行优化,并设计基于模糊控制算法的船舶自适应航向控制系统。     

准确确定海船初稳性高度界限面及综合稳性界限面的方法探讨

本文介绍了确定船舶初稳性高度界限面和综合稳性界限面的准确方法，通过对初稳性高度界限面问题的讨论，完善了载荷变动求取船舶初稳性高度变化量及改变载荷调整船舶初稳性高度的理论计算公式，并为船舶驾驶员在载荷变动时判断船舶初稳性高度的变化情况提供了准确可靠的方法。通过对船舶综合稳性界限面问题的讨论，建立了改变载荷求取船舶综合稳性变化量及调整船舶综合稳性的理论计算公式，为船舶驾驶员在载荷变动时判断船舶综合稳性的变化情况提供了准确可靠的方法。     

第二代完整稳性衡准直接评估方法研究

国际海事组织(IMO)船舶建造和设计委员会(SDC)4次会议把第二代完整稳性衡准直接评估方法提上议程,本文针对第二代完整稳性衡准的五种稳性失效模式——参数横摇、纯稳性丧失、骑浪/横甩、瘫船稳性和过度加速度,分别给出了直接评估的水动力原则性要求,然后针对这些水动力要求进行了分析,并给出了具体的数学模型.最后结合已有的计算结果对直接评估方法的可行性进行了分析,为二代稳性直接评估软件的开发和应用奠定了基础.     

随浪航行中的船舶危险性分析

随浪中航行安全是船舶大风浪安全航行研究的重要内容,随浪中船舶稳性也是船舶开航前安全评估所必须考虑的要因之一。通过对随浪航行中船舶稳性损失及船舶状态的分析,阐明稳性的计算公式和随浪航行中的应变对策,以期为研究随浪航行的学者和从事船舶操纵的驾驶人员提供参考依据。     

小水线面双体船的纵向运动稳定性研究

为探讨小水线面双体船在中高速时容易失去纵向运动稳定性的问题,采用Routh判据对其运动稳定性进行初步研究,分析对稳定鳍水动力性能影响较大的几个参数。     

侧壁气垫船的稳性研究

本文提出了侧壁气垫船在倾斜时的稳度力短（臂）的计算方法，包括合理而方便的近似计算法。对于校核稳性必需的横摇角，通过分析船模棱摇试验资料，得到与常现双体船相近的公式，所不同的是要引进气垫参数压长比Pc／Lc的修正。     

起重船稳性衡准研究

起重船在各种载况下必须具有良好的稳性。结合7 500 t＂蓝鲸＂自航全回转起重船的稳性分析结果,对IMO和各船级社的起重船稳性衡准准则进行了比较和分析,探索性地提出了起重船稳性衡准的建议。     

大型浮吊船体全回转起吊作业的稳性研究

基于对某超大型海上起重浮吊船体在静水和波浪中的完整稳性的计算分析,研究了在不同浪向角下全回转起吊作业的完整稳性,探讨了波浪对静稳性力臂GZ曲线、横摇纵倾及初稳性高度等稳性要素的影响,并提出衡量大型浮吊船体在波浪中稳性的几点建议.     

级联系统变换器阻抗分析与稳定性改善方法研究

在级联系统稳定性判据基础上,分析级联系统前后级模块的阻抗比关系,讨论了LC滤波电路对后级负载输入阻抗的影响及其对级联系统稳定性的改善作用,介绍了电流源扰动注入法测试级联系统稳定性的方法,通过实验验证LC滤波电路对级联稳定性的改善作用.     

海洋平台稳性计算分析

以自升式钻井平台和在建的FPSO项目稳性计算分析为例,从风模型的建立、风载荷计算及风向角的角度进行FPSO稳性计算,综合考虑不同规范的要求,确定平台完整稳性和破舱稳性衡准,定义开口、破损范围及渗透率等参数,并利用NAPA软件对海洋平台进行配载,计算平台在各种工况下的稳性,明确稳性计算方法的正确性.     

景区游览艇旅客集中一舷稳性计算

根据风景区游览艇的实际营运情况,分析游览艇稳性计算中存在的问题,提出合理的游览艇稳性校核的方法。