一种用μ分析设计的舵减摇鲁棒控制器

船舶模型不确定性严重影响着舵减摇的效果。本文用μ分析方法设计了一种Ｈ∞控制器来解决结构化模型不确定性的问题。用船舶线性模型和非线性模型模拟海上航行条件的计算仿真表明μ分析控制器具有良好的鲁棒特性。     

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.     

粘性流中船舶横摇阻尼计算

船舶横摇阻尼的确定是准确预报船舶在波浪中运动的关键之一.本文以粘性流理论为基础,以连续性方程和N-S方程为控制方程.对Series 60船型的二维横剖面绕流进行了数值模拟,计算分析了不同工况下船体剖面的横摇阻尼系数,并与相关实验结果进行了比较.对比和研究表明,本文的方法能给出船舶横摇运动诱导的涡,船体的横摇阻尼等,可进一步拓展应用于船舶在波浪中运动的分析预报和优化设计等方面.     

随机横浪中甲板上浪船舶的倾覆研究

应用相空间转移率,定量研究了随机海浪中甲板上浪船舶的倾覆,给出了甲板上浪对船舶抗倾覆能力的影响.综合考虑非线性阻尼、非线性恢复力矩和随机横浪激励,建立了无甲板上浪和有甲板上浪时船舶随机非线性横摇运动的一般方程.以一艘倾覆的拖网船为例,分别求解了无甲板上浪和有甲板上浪时,不同海况激励下船舶横摇的相对相空间转移率.以相空间转移率作为船舶稳性损失的度量,定量比较了两种情况下船舶的抗倾覆能力.研究表明,甲板上浪后,船舶在较低的海况下会产生较大的相对相空间转移率,甲板上浪严重降低船舶的抗倾覆能力,从理论上进一步揭示了甲板上浪船舶的倾覆机理.     

渤海湾客滚运输分析与展望

近年来随着大量新船相继投入渤海湾客滚运输,渤海湾客滚市场形势也发生了深刻的变化。通过对渤海湾客滚运输发展历程的研究、客滚运输综合情况的分析,力求发现一些当前渤海湾客滚运输中存在的问题,探求渤海湾客滚运输健康发展的趋势：     

三峡库区滚装船装卸风险识别及控制

分析影响三峡库区滚装船装卸安全的风险因素,从管理因素、人的因素、环境因素和机械因素4个方面提出了控制措施,以保障滚装船装卸作业过程中人、车、货的安全。     

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.     

Efficient estimation of extreme non-linear roll motions using the first-order reliability method (FORM)

In on-board decision support systems, efficient procedures are needed for real-time estimation of the maximum ship responses to be expected within the next few hours, given online information on the sea state and user-defined ranges of possible headings and speeds. For linear responses, standard frequency domain methods can be applied. For non-linear responses, as exhibited by the roll motion, standard methods such as direct time domain simulations are not feasible due to the required computational time. However, the statistical distribution of non-linear ship responses can be estimated very accurately using the first-order reliability method (FORM), which is well known from structural reliability problems. To illustrate the proposed procedure, the roll motion was modelled by a simplified non-linear procedure taking into account non-linear hydrodynamic damping, time-varying restoring and wave excitation moments, and the heave acceleration. Resonance excitation, parametric roll, and forced roll were all included in the model, albeit with some simplifications. The result is the mean out-crossing rate of the roll angle together with the most probable wave scenarios (critical wave episodes), leading to user-specified specific maximum roll angles. The procedure is computationally very effective and can thus be applied to real-time determination of ship-specific combinations of heading and speed to be avoided in the actual sea state.     

随机海浪中船舶安全概率的数值模拟

近年来国外发展起来的安全盆思想为衡准船舶动稳性特性开辟了一条新的途径,本文将安全盆的思想进行了延续和拓展。首先简要的介绍了求解微分方程的数值方法——谐加速度方法的基本思想与计算步骤,然后以一条渔船为例,引进ISSC双参数海浪谱,在构建船舶横摇运动微分方程时考虑了船速和遭遇浪向角的影响,应用谐加速度方法对船舶在随机海浪下的非线性横摇运动方程进行了数值求解,结合数理统计的知识,得到了随机海浪中4参数的船舶安全概率,分析了波高、波浪特征周期、遭遇浪向角、船速以及海浪随机相位角等因素对船舶安全概率的影响。     

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.