升力/鳍角综合控制减摇鳍的研究

理论上升力反馈控制减摇鳍可屏蔽鳍角反馈控制减摇鳍在鳍角与升力计算中的映射误差,但在实际应用中,升力鳍系统的升力检测问题和传感器的安装问题存在一些技术难点,并不能达到理论上的减摇效果。升力/鳍角综合控制减摇鳍系统应用了信息融合技术,综合了升力和鳍角传感器所提供的局部信息,消除信息之间的冗余和矛盾,利用信息之间的互补来获得对升力信号的相对完整一致的描述。建立了系统的模型,并用该控制方法对系统的融合和减摇效果进行了仿真。结果表明,这种控制系统在各种海况下都能达到减摇要求,而且减摇性能也好于单独使用鳍角反馈和升力反馈的控制系统。     

鳍/被动水舱联合减摇理论研究

本文在综合分析减摇鳍与被动减摇水舱两种减摇装置的优缺点的基础上,考虑某些特殊用途的船舶以及一些大型的军用舰艇在全航速下对船舶平衡要求较高的情况,采用了一种优良的全航速下的减摇方案--减摇鳍与被动水舱联合减摇装置.这种减摇装置将减摇鳍与被动水舱有效结合,有效地克服了减摇鳍与被动水舱的缺点,同时也放宽了对鳍静特征数的要求,这对于装有不可收放式减摇鳍的船舶具有实际意义.针对上述联合减摇装置建立了船舶/减摇鳍/水舱的数学分析模型,并进行了分析讨论.通过对一实船的理论计算,结果表明:鳍/被动水舱联合减摇方案与其它减摇装置相比有明显的优越性,这种装置弥补了减摇鳍和减摇水舱具有的缺点,为船舶减摇提供一种减摇的方法.同时,可在此基础上增加装置的功能,达到一定的经济性.     

升力反馈控制减摇鳍系统

对减摇鳍的静态、动态水动力特性进行了分析研究,指出影响鳍的动态升力特性的本质原因.讨论了传统的鳍角反馈减摇鳍设计原理存在的问题,指出鳍角反馈在运动过程中不能正确反映鳍的动态水动力特性.在鳍角反馈的基础上,提出了升力反馈控制方式,通过直接测量鳍上的动态升力作为系统的反馈信号.以某型船的减摇鳍设计参数为参考,采用升力反馈控制,以必要的工程条件为限制条件,进行了角度反馈控制与升力反馈控制的对比仿真试验研究.仿真结果对比显示升力反馈控制可以有效弥补鳍角反馈控制方式存在的控制偏差,使减摇鳍系统的综合减摇能力得到显著提高.     

Bi-criteria optimal fault-tolerable control for SY-II remote operated vehicle

This paper proposed a bi-criteria weighting approach for fault tolerant control(FTC)of SY-II remote operated vehicle(ROV).This approach integrates the minimum kinetic energy(2-norm optimal)approach with the infinity-norm approach through a weighting coefcient,on the basis of SY-II ROV force allocation model.For the realization of fault tolerable control,this approach converts a quadratic programming problem into primaldual neural network.From the motion control simulations and experiments,bi-criteria optimization approach outperforms minimum kinetic energy optimization in FTC,SY-II ROV can realize 2-degree of freedom(DOF)horizontal fault tolerant control with one main thruster and any of horizontal ones.Therefore,this scheme is proved to be of superiority and computational efciency,both the reliability and safety for ROV have been improved.     

升力鳍实验装置的升力函数发生器

本文重点研究了鳍的动态水动力在升力鳍实验装置上的应用.在分析升力鳍实验装置施力要求的基础上,提出并成功应用神经网络BP算法逼近鳍的动态水动力曲线,然后将训练好的神经网络作为该实验装置施力系统升力函数发生器,实现对实验装置中鳍的施力,该研究也进一步完善了该实验装置.     

基于改进广义α算法的锚泊线动力分析

针对锚泊线的非线性特性,采用三维弹性杆理论推导锚泊线的控制方程,并应用迦辽金法将方程离散成适用于锚泊线动力分析的微分方程形式。针对锚泊线上端受高频一阶波浪力的扰动作用显著的特点,提出采用具有可控数值阻尼,能够有效地滤除高频响应的广义α算法对锚泊线进行动力分析,并在原有广义α算法的基础上,提出适用于变质量系统的改进型广义α算法。同时分别从理论研究和实例分析角度将广义α算法与传统的Newmark算法进行对比,结果表明广义α算法在稳定性,准确性及数值阻尼特性等方面均具有优势。     

应用零航速减摇鳍的海洋机器人近水面时的横摇减摇控制(英文)

A zero-speed fin stabilizer system was developed for rolling control of a marine robot.As a robot steering device near the sea surface with low speed,it will have rolling motion due to disturbance from waves.Based on the working principle of a zero-speed fin stabilizer and a marine robot’s dynamic properties,a roll damping controller was designed with a master-slave structure.It was composed of a sliding mode controller and an output tracking controller that calculates the desired righting moment and drives the zero-speed fin stabilizer.The methods of input-output linearization and model reference were used to realize the tracking control.Simulations were presented to demonstrate the validity of the control law proposed.     

基于直接转矩控制的船舶主推进电机控制仿真研究

介绍了船舶全电力推进系统的基本结构及特点;分析了直接转矩控制系统的控制原理、特性,以及将其应用于全电力推进船舶主推进电机控制的必要性.重点是直接转矩控制系统的组成与实现,以及在Matlab/simulink环境下完成的系统建模和仿真.仿真结果表明,直接转矩控制系统的应用明显提高了推进系统的性能.     

具有积分信号的舵/鳍联合控制系统的最优设计

具有积分信号的舵/鳍联合控制系统由于考虑了船舶水平面运动的耦合影响,可以较大地提高自动舵和减摇鳍的性能,而且也改善了没有积分信号的舵/鳍联合控制系统的性能。本文给出了一种设计该控制系统的方法,包括建立随机海浪模型、船舶运动模型以及舵和鳍的随动系统模型,还提出了最优化准则和具有积分信号的LQG最优控制方法。     

减摇鳍变参数PID控制器的设计

传统的减摇鳍ＰＩＤ控制器不能在各种海情和各种航速，航向下保持最优的减摇性能。本文提出了一种变参数ＰＩＤ控制器，它选用了一组性能指标，利用改变控制器参数来达到在各种航向，航速和海情下的减摇鳍的最优减摇效果。文中还提出了利用８０９７ＢＨ单片机实现变参数控制方案。