基于非线性Backstepping的船舶动力定位控制算法研究

船舶动力的定位控制属于是闭环控制系统,因风浪等一些环境产生的干扰,使船舶动力的定位控制存在不确定性的干扰控制问题。当前算法对船舶的动力进行定位控制时没有对船舶的动力进行定位,导致船舶动力定位控制不准确的问题。提出一种基于非线性Backstepping的船舶动力定位控制的算法。对船舶动力定位控制的数学模型进行构建,利用非线性Backstepping反步积分的控制原理为基础,通过对Lyapunov函数递推进行2步船舶控制律进行构造,有效地提高了定位的精确度,由此完成对非线性Backstepping的船舶动力定位控制算法的研究。实验结果证明,利用该算法使船舶动力定位控制的精确度较高。     

海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析--二阶力对浮体振动时间响应的影响

采用前文建立的海洋浮体二阶非线性水弹性理论，在系泊浮体一阶及二阶主坐标计算的基础上，本文给出了系泊浮体梁一阶及二阶主坐标的时间响应，分析了各运动模态受二阶力影响的规律，发现与纵荡、横荡或艏摇运动模态的对称特性相同并具有耦合效应的运动模态受二阶力的影响较大，而其它运动模态受二阶力的影响则较小。最后计算了浮体梁算例的垂向位移、弯矩和剪力的时间响应。得出了一些可供工程实践参考的结论。     

船舶碰撞数值仿真的一种组合模型

根据船舶碰撞的运动滞后和局部损伤特性,采用附连水质量处理流体-结构耦合作用,用详细的有限元模型表达撞击船首和被撞船侧的直接涉撞区结构,而将非碰撞区的船体结构以具有相应质量分布和弯曲刚度的惯性等效模型来代表,并将之与碰撞区的局部模型适当地联接起来,形成一个组合模型用于碰撞仿真计算.该组合模型不仅建模工作量小,而且CPU时间也大大减少.算例表明,组合模型与流固耦合模型的分析结果具有良好的一致性,可以满足一般的工程精度要求.     

船舶非线性横摇运动数值模拟研究

非线性大角横摇运动是危害船舶安全的重要因素,也是船舶水动力学关注的热点及难点问题。文章采用CFD方法,对某型驱逐舰船模在不同波长规则波中横浪航行时的横摇运动进行了数值模拟。通过与水池实验比对,数值仿真得到的稳定横摇幅值与实验值的误差在10%左右。同时,数值模拟证实了非线性横摇的两种典型特征—“多值”及“跳跃”现象。数值模拟结果表明,CFD方法可作为研究船舶非线性横摇运动的有效手段。     

数值波浪水池及顶浪中船舶水动力计算

基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,模拟了非线性波浪,并对规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力进行了计算.数值模拟中,控制方程-RANS方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理;在入口边界模拟柔性造波板运动产生入射波,使用位于波浪水池尾部的人工阻尼区消波.给出了非线性规则波的模拟结果以及规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力计算结果,并与理论解及DUT(Delfi University of Technology)的试验数据进行了比较,二者吻合良好.     

岩基上键槽式闸室结构与整体式闸室结构受力特性比较

以岩基上某闸室结构为例,开展设置键槽缝底板和整体式底板闸室结构的受力特性研究。应用Ansys中面面接触单元Targe170 和Conta173模拟键槽的非线性接触,分析检修、低水、完建和高水4种工况下键槽闸室结构的应力、底板弯矩和地基反力分布规律,并与整体式闸室结构进行对比分析。研究结果表明：检修工况和低水工况两模型的应力、弯矩以及地基反力分布规律相似,其值均较小,检修工况底板中心产生较大的负弯矩;完建工况两模型底板正弯矩取得4种工况中最大值,分别为18 016和31 163 kN?m,整体式结构底板弯矩较大,表明键槽缝的存在可有效减小闸室底板的正弯矩,该工况下地基反力最大;高水工况在底板顶部中心两侧产生最大拉应力,两模型数值相近,此时键槽闸室底板跨中弯矩值较小。     

利用混沌理论进行船舶电力系统脆性模型仿真与分析

在求解随机、非线性系统的运动规律时,系统的不确定性往往使求解结果不唯一或者不够精确。混沌理论由于其周期循环特性、对输入条件的敏感性和内相关性等特点,被广泛运用在非线性系统中。船舶电力系统结构和组成复杂,是典型的非线性系统。本文将混沌理论应用于船舶电力系统的脆性模型仿真与预测分析上,取得良好的效果。     

一种用于动力传动系统的橡胶隔振器优化设计研究

研究并设计一种橡胶隔振器,以减弱动力传动系统对船体的作用力。分析系统的工作原理,建立系统的动力学分析模型,得到系统的初始参数。氯丁橡胶的材料特性用Mooney-Rivlin模型描述,模型的系数C01和C10由橡胶材料的静态特性试验得到。根据动力传动系统的实际状态,设计隔振器的基本尺寸、基本参数,在此基础上,设计优化算法,其中,变量是螺栓预紧力、橡胶元件的尺寸、连接板之间的距离、橡胶和金属材料的最大VON MISES应力,目标函数是隔振器的刚度,数值仿真计算采用的是非线性有限元法,最后确定了满足隔振和使用要求、结构形式最优的隔振器。     

配箍率对体外预应力简支梁抗剪性能影响的有限元分析

文中通过大型有限元软件ANSYS,建立体外预应力简支工字梁的有限元模型,同时考虑了材料非线性和几何非线性,对此模型进行了从加载至极限破坏的全过程非线性分析,研究并讨论了不同配箍率下,体外预应力简支梁抗剪性能的结果响应。     

水平地震作用下单桩横向非线性动力响应的三维有限元数值模拟

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,利用有限元软件ANSYS建立了单桩-地基土系统三维有限元模型。运用此模型,对系统进行考虑地基土的材料非线性和桩土界面状态非线性的单桩横向地震响应计算,并进行了自由场响应的计算。计算结果表明:土体的材料非线性与桩土界面状态的非线性特性对单桩的横向水平地震响应有着一定的影响。