Adaptive path following controller of underactuated ships using serret-frenet frame

This paper presents an adaptive path following control law to steer underactuated ships along a predefined path at a constant forward speed with uncertain parameters due to changes of added mass matrices. The proposed controller is based on analytic model predictive control and model reference adaptive control. The Serret-Frenet frame is used to describe the ship dynamics. The analytic model predictive control provides a systematic method rather than try-and-error method to get appropriate control parameters to guarantee the stability of the closed-loop system, and the well-defined relative degree is guaranteed by introducing output-redefinition. An identification algorithm based on model reference adaptive control is used to identify the uncertain parameters. Numerical simulations are provided to demonstrate the validity of the proposed control law.     

基于支持向量机的约束船模斜拖试验分析

应用支持向量机对KVLCC2约束船模斜拖试验结果进行了分析,通过对有限样本数据的拟合,辨识了描述船体横向力和转首力矩的数学模型中的水动力导数。应用所获得的回归模型,对不同工况下的测试样本进行预报,预报结果和试验结果的比较验证了方法的有效性,可以用于指导约束船模试验。     

船舶撞击速度对海上风电站结构抗撞性能的影响

为了研究船舶与海上风电站发生碰撞时海上风电站的损伤特性及其抗撞性能,利用非线性有限元动态响应分析程序MSC.Dytran模拟了一艘5000t船舶以不同速度侧向撞击目标风电站的动态过程.在仿真计算中,将船体作为刚性材料处理,风电站作为弹塑性材料处理,周围的水对船体的作用采用附连水质量法处理.通过仿真计算,得到了风电站的结构损伤特性、碰撞力撞深曲线、能量转化曲线及其它相关数据.计算结果表明,风机的破坏主要表现为整体结构的屈曲和局部构件的断裂,撞击船初速度对风电结构的吸能撞深曲线影响不大,碰撞力撞深曲线呈现出强的非线性特征.     

紧急制动及紧急向前时螺旋桨绕流的大涡模拟

船舶在港口停泊或在过驳、动力定位作业过程中需要进行复杂的操纵,此时船舶需要在低速非设计工况下实现后退、紧急制动和紧急向前等运动。在这些低速操纵运动过程中,螺旋桨工作于四象限内,由此产生的侧向力会影响船舶的操纵性能。出于安全考虑,需要评估螺旋桨在四象限内的水动力性能。文章基于CFD方法模拟了螺旋桨在四象限内作业时的紧急制动和紧急向前工况,采取LES方法模拟了紧急制动和紧急向前时剧烈的非定常分离流动。对紧急制动工况进行了网格收敛性分析;所得到的推力和扭矩系数与现有的试验值进行了比较,分析了螺旋桨负荷对螺旋桨性能的影响。通过对桨叶表面的压力分布、一些典型平面上的速度轮廓和流线以及推力的频谱特性进行分析,展示了螺旋桨流动的机理。     

一种计算水翼水动力的三维面元法

本文用Rankine奇点面元法计算了深、浅水中三维水翼的定常升力绕流。水翼的厚度和升力效应分别以水翼表面分布的Rankine源和法向偶极子来模拟,在自由表面上也分布Rankine源,通过满足相应的边界条件和尾缘处的Kutta条件求出这些奇点强度。以在自由表面下作小攻角定常运动的水翼为例进行了计算,计算结果与试验结果和其他计算结果作了比较。     

数据挖掘技术在内河交通事故分析和预防中的应用

近年来内河船舶交通事故，特别是重特大恶性交通事故的接连发生，给人民的生命和财产安全带来了巨大的威胁。由于内河交通事故系统的高度复杂性，传统的分析预防方法已呈现其局限性。为克服事故数据库中数据多维、稀疏、不全等的不利影响，有效地识别和发现事故数据的新模式及其内在规律，提出我们应用数据挖掘技术全面整理、分析内河船舶交通事故的思想，并结合数据挖掘实现的方法和应用实例进行具体阐述，以期为船舶安全管理提供科学的决策依据。     

应用支持向量机的船舶操纵运动响应模型辨识

建模是评估船舶操纵性和可控性的重要前提.基于自由自航船模试验的系统辨识方法是求取船舶操纵运动数学模型中的水动力系数的有效手段之一.文中提出了一种使用支持向量回归估计的船舶操纵运动响应模型辨识方法,该方法通过训练自由自航试验数据样本得到参数回归模型.辨识和仿真结果验证了文中所提出的方法的有效性.     

基于支持向量机的船舶操纵运动在线建模

支持向量机算法以结构风险最小化为准则,具有良好的泛化性,是一种先进的人工智能算法。文章根据最小二乘支持向量机对其增量式算法进行推导,并应用该算法对船舶操纵运动进行在线建模。通过仿真试验对粘性力和舵力水动力导数进行在线辨识,通过自航模试验对操纵性K、T指数进行在线辨识,并利用K、T指数对自航模的转首角速度进行了预报,所得结果都同试验值非常接近,证明了增量式最小二乘支持向量机应用于船舶操纵运动在线建模的有效性。     

穿透自由面平板横荡和道水动力计算

介绍了一处计算穿透自由在垂直平板横这运动水动力的三维Ｒａｎｋｉｎｅ面元法，采用在平板平均上及其尾流中的涡强谐变的涡分布，同时，彩在围绕平板的自由面上 强谐变的源分布以计人自由面影响，将所介绍的方法应用于小展弦比垂直平板，给出了计算结果并对结果进行了讨论。     

Geometry modeling of ship hull based on non-uniform B-spline

In order to generate the three-dimensional (3-D) hull surface accurately and smoothly, a mixed method which is made up of non-uniform B-spline together with an iterative procedure was developed. By using the iterative method the data points on each section curve are calculated and the generalized waterlines and transverse section curves are determined. Then using the non-uniform B-spline expression, the control vertex net of the hull is calculated based on the generalized waterlines and section curves. A ship with tunnel stern was taken as test case. The numerical results prove that the proposed approach for geometry modeling of 3-D ship hull surface is accurate and effective.