超大型集装箱船甲板最大堆重研究

德国劳氏船级社规范(GL-2013)对集装箱船尤其是超大型集装箱船的横向加速度系数计算进行了调整,大幅度提高了甲板上集装箱堆重。文章根据绑扎计算结果,将规范变化前后的横向加速度系数和最大堆重进行对比,以及对2层箱高绑扎桥和3层箱高绑扎桥的最大堆重进行对比。结果显示,随着规范的更新及绑扎点高度提高,集装箱甲板最大堆重显著增加,堆重分布更加优化合理,为今后超大型集装箱船甲板面堆重设计参数的合理选取提供了一定的参考。     

基于改进TOPSIS法的舰船总体方案群决策方法

  目的  为处理舰船设计方案质量评估中存在的不确定性问题,提出云重心评估方法。  方法  阐述云理论的基本概念,对云重心方法的评估原理及基本流程进行总结分析。鉴于现有云重心算法不能有效反映质量特性与用户需求的匹配程度,通过定义质量匹配度改进云重心算法; 针对评估数据量小导致的评估结果精度较低的问题,借助云发生器对评估数据进行有效扩充,从而优化评估意见。在此基础上,结合某型舰的设计方案取舍进行示例计算和分析。  结果  结果表明:改进后的方法对此类问题具有较好的适应性,评估结果符合舰船设计方案的质量评估要求。  结论  tt 研究成果对云重心方法的应用具有较好的借鉴价值,为舰船设计方案的选择提供了一种新思路。     

基于反步滑模算法的水下无人航行器变深控制

针对水下无人航行器(UUV)的深度控制问题,提出一种反步法与滑模控制相结合的变深控制策略,避免了一般反步法中因虚拟控制量调节过度而导致的UUV姿态失衡问题。首先,基于反步法和Lyapunov稳定性理论设计纵摇角和纵摇角速度两个虚拟控制量,并建立误差方程;然后,引入一阶滑模面并结合李雅普诺夫第二方法设计控制律,消除部分模型非线性项,保证所有状态误差全局渐进收敛于零;最后,对两组仿真算例进行分析。结果表明:在慢时变有界干扰下,所设计的控制器具有较好的深度跟踪性能和鲁棒性。     

电力推进科考船能效评估方法探索研究

以电力推进科考船为研究对象,分析了船舶能效管理计划(SEEMP)和智能船舶规范中货运船能效评估指标,结合科考船的实际情况,提出了适合电力推进科考船的能效评估指标,并通过实船能效计算验证指标的有效性,对电力推进科考船的能效评估进行了探索性研究,为后续研究提供参考。     

一种小型智能水上垃圾回收无人船的设计

为解决中小型湖泊水域水上垃圾的污染问题,设计一种小型智能水上垃圾回收无人船。论述该型船的总体设计思路、结构组成和智能控制系统。与现有的水上垃圾处理装置相比,该型船具有经济性好和绿色环保等特点。     

基于改进人工势场法的无人机路径规划算法

  目的  为解决复杂环境下海上无人系统（UMS）时间协同航迹规划问题,提出一种基于差分进化（DE）算法的时间协同航迹规划方法。  方法  首先,建立空中、海上和水下的自然环境与敌方威胁模型,构建多约束条件下的航迹规划目标函数,提出一种时间协同策略,解决在约束条件下异构平台出发时间和地点不同而同时同地到达的时间协同问题;然后,采用DE算法进行优化求解,研究航迹点数量对规划成功率的影响。  结果  结果显示,在合理选择航迹点数量的基础上,DE算法可在威胁及障碍多的复杂环境下为海上无人系统规划出满足时间协同约束的航迹,使其到达目标的时间最短;航迹点数量过多或过少都会降低航迹规划的成功率。  结论  研究表明所构建的模型和约束条件合理,使用的算法能够解决海上无人系统离线航迹规划的时间协同问题,具有一定的实用价值。     

考虑疫情影响的卡车无人机协同配送路径优化

在新型冠状病毒感染的肺炎(新冠肺炎)疫情蔓延的背景下,提出利用“卡车无人机”协同配送新模式对疫情相对严重的地区进行物流配送,进一步研究该模式对疫情影响下物流配送的价值.考虑无人机最大飞行时间、载重以及道路条件等因素,将客户分为只能由卡车服务的客户、只能由无人机服务的客户以及卡车与无人机均能提供服务的客户3类,以车辆总服...     

基于KFESO的多无人艇分布式协同路径跟踪复合抗扰控制

针对无人水面艇（USV）受高低频混合多源干扰影响,难以精确获取状态信息及保证跟踪精度的问题,提出一种基于卡尔曼滤波联合扩张状态观测器（KFESO）的多艇分布式协同路径跟踪复合抗扰控制方法。联合Kalman滤波器构造KFESO用于估计无人艇各阶状态量以及集总扰动。设计分布式状态观测器观测虚拟领航艇速度信息,并根据参考速度估计值以及KFESO输出的位置和速度估计值,基于一致性理论与视线引导律设计运动学协同控制器。在此基础上,再利用反步法与动态面控制技术设计动力学抗扰控制器。使用李雅普诺夫稳定性理论证明控制系统下所有误差信号一致最终有界。仿真结果表明,所设计的控制方法能够准确获取USV各阶状态,且在高低频混合多源干扰下仍具有良好的跟踪精度与抗干扰能力。该方法能够缓解状态观测器在估计速度与精度之间的矛盾,提高多艇协同路径跟踪精度。     

基于超螺旋滑模观测的变质量无人艇航速自适应控制

为实现对变质量无人艇在各类载荷投放任务下的精准控制,提出一种适用于质量与吃水均发生未知改变情况的变质量无人艇航速自适应控制方法。以吃水及其高阶项为自变量,对变质量无人艇操纵运动模型中,质量、吃水,以及各水动力导数项间的耦合影响关系进行解析表达。针对变质量无人艇各运动状态量与其吃水项的高相关性,设计超螺旋滑模观测器对变质量无人艇的未知吃水与质量进行观测估计,并通过李雅普诺夫理论证明观测器的有限时间稳定。基于解耦后的变质量无人艇操纵运动模型,设计航速自适应控制算法,结合超螺旋滑模观测器的观测值与控制误差对自适应控制律实时更新,根据李雅普诺夫方法验证控制系统的整体稳定性。最后,针对变质量无人艇载荷投放任务场景,开展若干工况下的仿真实验。结果表明,所设计的吃水观测算法可实现对变质量无人艇吃水与质量的精准观测。在载荷发生阶跃变化与连续变化等典型工况下,该变质量无人艇航速自适应控制算法均可实现对目标航速的稳定跟踪。研究表明,所提控制算法可适用于变质量无人艇的各类典型控制工况。     

基于多源观测的无人艇回收系统设计

目的为可靠观测回收斗导引信息并实现无人艇（USV）的运动目标跟踪,提出一种基于多源观测的回收斗导引对接策略。方法在整个对接过程中,首先避开母艇尾流干扰区,完成USV航线的粗对准;然后保持航向跟踪导引线,为末端对接回收做调整准备;最后将视觉传感器和惯性导航传感器获取的数据进行滤波融合后传递给USV以计算回收导引线,USV则通过自身制导与控制完成对末端导引线的跟踪与对接回收任务。同时,设计一套基于视觉和组合导航融合的USV对接回收系统,通过自行设计实艇软硬件并进行外场湖试,验证系统设计及对接策略的可行性。结果试验结果显示,USV执行自主对接任务的成功率达91.6%,所提对接策略可以满足USV的高精度对接回收。结论所做研究可为USV回收提供关键的技术支撑。