风力载荷对实船参数横摇预报的影响研究

参数横摇作为一种严重危害船舶安全的现象,已被国际海事组织(IMO)列为重要的稳性失效模式开展研究。集装箱船的事故报告表明,参数横摇现象发生于相对恶劣的海况条件下,且伴随相应的气象条件。由于此时风力载荷是船舶航行过程中不可忽略的因素,因而非常有必要研究其对参数横摇运动的影响。文中基于弱非线性三自由度运动模型,通过对4艘实船参数横摇响应的计算研究,发现风力载荷对于集装箱船在规则波中的参数横摇具有重要影响,对于参数横摇起促进作用。     

高阶呼吸子式畸形波波形的数值研究

畸形波是一种波高极大的罕见波浪,对海洋平台的结构以及工作人员的人身安全具有极大威胁。由于在开阔海域中对畸形波的观测存在困难,通过数值手段对其波形进行研究具有十分重要的意义。四阶非线性薛定谔方程又被称为Dysthe方程,能够更加准确地描述波浪的非线性演化。该文通过数值求解Dysthe方程,研究了三阶非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解(最高至5阶解)的演化过程。提出了四阶离散步长—虚拟波谱法,得到了具有更高守恒精度的数值解。同时,通过坐标变换以及拟合对高阶呼吸子式畸形波的波形进行了深入研究。     

随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性评估分析

在随机波浪中船舶航行容易产生随机扰动导致非线性横摇,为了提高船舶航行的稳定性,提出一种基于改进扩展卡尔曼滤波(EKF)的随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性控制方法。采用微惯性航姿调整方法进行随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性参量控制,根据航行姿态参量的准确估计,实现船舶横摇稳定性评估。仿真结果表明,采用该方法进行船舶航行非线性横摇控制的稳定性较好,航行姿态参量的准确跟踪能力较强,实现姿态角的实时调整,降低姿态调整误差,提高了船舶航行的安全性和稳健性。     

点蚀损伤板在复杂受力状态下的极限强度研究

采用非线性有限元软件模拟船底板单面点腐蚀,通过对边缘载荷系数比、蚀坑分布、直径、深度的改变,经过一系列的数值计算分析,结果表明横向载荷和侧压对板的极限强度影响不可忽略,计算板的极限承载能力时需要考虑计及侧压与横向载荷。在复杂受力状态下,就单考虑蚀坑深度时,板表面的蚀坑深度在0~0.5t区间变化时,极限强度相应的折减率比大于1/2板厚时更大,极限强度对蚀坑深度更加敏感。腐蚀面积不能有效表征腐蚀程度,当DOP系数相同时,点蚀后板的最小横截面决定了极限强度的大小。     

钢筋混凝土梁承载力分析的打靶法及其应用

根据钢筋混凝土(RC)梁静力学分析的虚功原理,导出了考虑钢筋和混凝土非线性材料特性及梁身剪切变形的RC梁静力分析控制微分方程与边界条件。将得到的控制方程转化为由6个一阶常微分方程构成的非线性微分方程组边值问题,从而采用非线性打靶法研究RC梁的静力学行为,得到了RC梁的位移与弯矩响应。对比RC梁Timoshenko模型与Euler-Bernoulli模型分析结果,验证了所展开分析的正确性、参数研究了RC梁的剪切效应,以及通过RC梁的弯矩分析,得到非线性RC梁弯矩调幅系数;通过RC梁的正应力分析,得到了RC梁的裂纹分布区域。     

混沌时间预测方法的高分辨率雷达海杂波非线性分析

海洋运输业的发展对船载雷达的预测精度提出了更高要求。雷达收集信号中存在大量的海杂波噪声。由于海杂波具有动态性,传统的基于线性分析的模型不能提高目标分析的精度。本文针对海杂波的非线性特征,提出使用混沌时间方法分析海杂波,通过神经网络训练数据得到精确预测模型,提高雷达海杂波非线性分析的准确率。     

RBF神经网络在船舶航向保持非线性控制中的应用

船舶航向保持在可控范围内,使得船舶航迹能够在规定精度的阀值内。随着航运业的发展,船舶的动力及体积越来越大,操纵控制系统复杂度也越来越高,在船舶航向控制中的非线性因素越来越多,传统的线性模型已经不能适应船舶控制系统性能要求。RBF神经网络与自适应控制相结合,能够很好匹配非线性系统的求解。本文研究船舶航迹控制模型,给出基于RBF神经网络船舶航向非线性控制系统解决方法,最后进行仿真实验。     

基于高效NMPC算法的无人车轨迹跟踪控制研究

本文针对无人车在复杂工况下,非线性程度增加和动力学约束导致的轨迹跟踪控制精度差和求解效率低的问题,提出一种高效的非线性模型预测控制（nonlinear model predictive control,NMPC）算法。首先考虑车辆模型的非线性因素,建立动力学和魔术轮胎模型,并将无人车终端状态整合到性能指标中,添加稳定性范围内多约束条件,通过障碍罚函数法处理非线性不等式约束,保证了求解过程的平滑性。然后为减轻求解非线性优化问题带来的计算负担,提出了一种新颖的连续/广义最小残差算法（improved continuation/generalized minimal residual,improved-C/GMRES）,与传统的C/GMRES算法相比,通过引入连续增加的惩罚因子加快了数值计算的求解效率,降低算法的计算负担。最后通过Simulink和CarSim的联合仿真,在双移线工况和蛇行工况条件下验证跟踪精度和求解效率,结果表明与传统的C/GMRES方法相比,所提控制方法明显提升轨迹跟踪的控制精度和改善行驶稳定性,并加快数值求解效率。     

基于平面梁单元的几何非线性线形控制方程建立与应用

为研究几何非线性条件下分阶段成形结构平衡状态与无应力状态量的关系,定义了梁单元无应力构形及无应力状态量的概念。构建2个结构系统状态和3个单元状态,基于单元无应力状态,考虑结构几何非线性效应,利用最小势能原理建立基于平面梁单元分阶段成形结构线形控制方程,该方程从理论上证明了无应力状态法原理三(分阶段成形结构通过主动控制构件单元的无应力状态量,可以实现相互独立的结构内力和结构线形)在几何非线性结构中的适用性。当计算状态取平衡状态时,线形控制方程为几何线性方程,提出了单元无应力状态量的间接法求解。通过某三跨连续箱梁结构算例验证了间接法的可靠性,同时进一步验证了无应力状态法原理三在几何非线性结构中成立。     

与广义KdV方程族相关的谱问题及其完全可积性

通过Lax方程获得了与二阶谱问题相联系的广义KdV方程族.利用位势函数与特征函数之间的Bargmann约束,将Lax对非线性化.由合适的Jacobi-Ostrogradsky坐标,得到一个新的有限维Hamilton正则系统,并证明其是完全可积系统.最后得到发展方程族的对合表示.