船舶操纵性数学模型辨识

利用实船旋回航行试验和Z航行试验的测试数据,以二阶K-T方程为基础,采用系统辨识方法,确定了船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立了船舶操纵性数学模型.本文使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际比较接近,给出一种切实可行的K-T方程参数估计方法.数据处理结果表明,实船模型辨识手段与传统试验方法相比,有较明显的优越性.     

船舶操纵性模型辨识

以二阶Ｋ－Ｔ方程为基础,采用系统辨识方法,利用实船旋回试验和Ｚ航行试验的测试数据,确定船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立船舶操纵性数学模型。使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际接近,给出一种切实可行的Ｋ－Ｔ方程参数估计方法。数据处理结果表明,实船模型辨识手段明显优于传统试验方法。     

船舶航行的模糊模型建模及航向控制

为了进一步对船舶行操舵控制的研究,应用模糊系统理论对船舶航行操舵控制建立了一个模糊模型;并彩神经网络方法对模糊模型的参数进行了辨识和估计,此模糊模型的建立使控制设计摆脱了数学模型,同时为下一步进行控制方案选择和设计打下了基础,仿真结果表明,船舶航行模糊模型及参数辨识方法是有效的,并给出针对某一船舶的模糊模型的具体形式;仿真结果也表明了船舶航行控制效果良好性。     

低能耗船舶航向保持混合灵敏度H_∞控制算法

针对海浪中航行的船舶在航向保持过程中,船艏向处于高频振荡引起的频繁操舵、增加能耗的问题,提出了一种S/KS混合灵敏度H∞鲁棒控制算法。通过设计合理的性能权函数和控制权函数,获得了较高的航向保持精度和干扰抑制性能。在不同海况下与LQ最优控制的对比仿真表明,该控制算法对高频海浪干扰抑制具有良好的鲁棒性,操舵能耗显著降低。     

船用低速机减额输出与设计工况点选取研究

由于减额输出区内任一点都可作为设计工况点，如何选取最优的设计工况点成为了目前低速机船舶设计的重要基础，这对提高经济性和改善船舶航行性能具有重要意义。本文对38800DWT散货船的主机进行了初步选型，分析了影响设计工况点选取的2个因素：船舶运行储备以及轴带发电机等负载，其中船舶运行储备引入转速系数的概念，着重研究了船舶储备对实际航行的影响，最终以燃油消耗率为优化目标确定设计工况点。本文归纳了设计工况点选取的方法，并将该设计方法运用到实船上，与实船主机参数吻合度较高，结果证明了本文所论述方法的正确性，为大型低速机船舶设计提供了理论指导。     

驱动内置式高功率密度舰船舵机

针对目前传统舵机占据舱室空间大、隐蔽性差等问题,探讨了一种将驱动机构置于舵柄内的高功率密度舰船舵机.在对其结构分析的基础上,探讨了高功率密度舵机的工作原理、在舰船上的安装布置、主作用力的传递路线;从理论上分析了各设计参数对舵机转舵性能的影响;应用Hertz理论,建立了多参数对舵机滚珠传动副性能的影响模型,为高功率密度舵机的结构优化设计、性能改进提供了理论基础.通过和现有其他力矩放大传动装置传递功率能力比较,以及样机试验结果表明,驱动机构位于舵柄内的高功率密度舰船舵机满足现代船舶操纵系统对高性能舵机的要求,具有结构紧凑、功率密度大、材料利用率高、响应快、动态性能好等优点.     

基于ADRC的船舶航向控制器设计与仿真研究

摘要：船舶航向运动系统具有典型的非线性和不确定性,并受到自动舵执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得航向控制器的设计非常困难.针对以上问题给出了带有舵机约束的船舶运动非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对ADRC的原理进行了简要介绍,设计出了船舶航向ADRC控制器.仿真结果表明该控制器对于船舶航向运动的非线性、参数不确定性、环境不确定性以及控制对象的模型变化均有较强的鲁棒性,航向切换控制过程快速、平滑,操舵量小,可以实现高精度的航向保持控制.     

苏通长江大桥建桥后航线规划研究

通过建立水流和船舶运动基本方程,与实船静水操纵性能试验比较,船舶操纵性指数与实测基本一致。苏通长江公路大桥的修建将改变原河段船舶航线。本文论述了运用该数学模型重新规划航线,并比较了建桥前后操纵参数的变化,以保障建桥后船舶安全航行。     

一种有效的高速攻击型无人机二自由度PID控制

高速攻击型无人机的飞行控制系统需要具有最佳的指令跟踪性能、干扰抑制性能和鲁棒性,而传统单自由度PID控制技术只有1组PID参数,无法同时满足上述设计要求,针对这一问题,采用给定值滤波器型二自由度微分先行PID控制技术。通过利用基于改进的粒子群优化算法的H∞参数整定方法进行微分先行PID控制器设计,保证系统"干扰抑制性能及鲁棒性最佳",通过调节二自由度化系数(给定值滤波器设计),确保系统"指令跟踪性能最佳"。以俯仰控制回路设计为例,经仿真与对比研究,结果表明,该控制技术克服了单自由度PID控制技术的不足,控制回路的控制品质满足设计要求。     

基于PLC控制的船舶自动化系统可靠性的讨论

船舶自动化系统的可靠性主要是依靠PLC的可靠稳定性,在整个系统中,PLC的作用是较为基础和核心的．所以对于船舶自动化系统可靠性的探讨,主要是对于PLC的性能和设计的一个分析过程。本文首先介绍了基于PLC控制的船舶自动化控制系统的总体结构及软件设计,在此基础上,详细探讨了通过执行机构可靠性研究、设计完善的故障报警系统以及输入信号可靠性方面,进一步提高整个控制系统的可靠性。     

基于电站监测系统时间尺度冗余性的数据协调方法

电站性能监控与运行优化离不开可靠的在线监测系统,而监测系统的可靠性依赖于传感器的布置,精度以及冗余性等。以某电站660 MW机组汽机侧监测系统为研究对象,采用改进的数据协调方法分析了该电站监测系统中传感器的布置与冗余度等问题。通过在传统数据协调算法中加入时间尺度上的冗余信息增加了测量系统的可靠性。最后通过模拟传感器故障案例,分析了改进的数据协调方法应用与汽机监测系统的可行性与可靠性。结果表明将改进的数据协调方法应用于电站汽机侧监控系统可有效协调循环水流量测点的准确性。同时在传感器故障分析案例中,有效排查出实发功率传感器的模拟故障。     

无人艇自适应路径跟踪控制器的设计与验证

针对航行环境和船速变化下的无人艇路径跟踪控制问题,本文提出了一种基于变增益内模控制方法的无人艇自适应路径跟踪控制器。结合状态空间型船舶线性数学模型、差分GPS和电子罗经的数据实现对无人艇操纵响应模型的在线参数估计;建立基于变增益内模控制方法的无人艇艏向控制器,并根据计算出的无人艇操纵性指数在线调节控制器的参数;利用Line-of-Sight(LOS)制导算法设计并实现无人艇的自适应路径跟踪控制器。实船实验结果表明:在实际的航行环境中,该自适应路径跟踪控制器具有良好的控制性能。     

考虑饱和的舵机自适应控制系统

针对某飞行器舵机系统中饱和非线性造成的不良影响,研究了一种模型参考自适应控制方案后,对舵机系统进行了自适应改进设计,并将其应用于此飞行器纵向控制系统中。仿真结果表明,这种自适应舵机系统不仅能提高飞行性能,而且对电机转速饱和值的大小具有很强的鲁棒性     

机舱微机监测报警系统

南京船舶电器设备厂推出一种新型船用报警系统——CJWII型船舶机舱微机监测报警系统。这种高科技船用电气产品,填补了国内中小型船舶及港口作业船轮机监测技术领域的一项空白,在国内居领先水平。该系统由微机、STD工业控制总系统及报警灯板组成,对船舶机舱主要动力装置的各种参数进行自动巡回检测,超过正常值,各个检测数据能在控制台上的监视器及轮机长室内的计算机的CRT上显示,并能打印记录。该系统能适应船舶航行中的各种工作状况,有利于充分发挥机械设备的使用效率,符合当今船舶对无人驾驶机舱的要求。机舱微机监测报警系统…     

面向翼面展开的压电直线位移累积作动器轻量化设计

现代小型制导飞行器中常用的电磁式伺服舵机存在寄生磁场影响导航制导精度，同时其减速机构将增加舵机系统体积与质量的问题，而且电磁舵机的工作温度范围较小。近期发展的一种新型压电直线位移累积高功率密度作动器能够有效解决这些问题。建立了该作动器的虚拟样机模型，通过与实验数据进行对比，验证了虚拟样机模型的可靠性。为使作动器在满足翼面展开需求下质量最轻，采用Isight与Adams联合仿真，对压电作动器的压电堆外径、长度、激振频率等参数进行了优化，最终达到了50.8 W/kg输出功率，实现了与现有伺服电机相当的功率密度。     

轮船轴系振动测量分析系统软件设计与实现

针对船舶轴系断裂的问题,设计轴系振动测量分析系统。该系统软件运用轴系振动测量的原理和方法,给出与轴系振动测量仪之间的通信协议,应用该通信协议得到采集数据,实现采集数据的时域及频域曲线绘制的功能,并打印出频谱图。实船测试转速测量精度优于0.01%,验证了该通信协议的可靠性和系统软件的可行性。     

转叶舵机用复式摆动缸操舵原理

转叶舵机具有结构紧凑、机械效率高、安装简便等优点,在舰船上得到广泛应用。现有转叶舵机为单层液压摆动缸,舵叶转动区间受摆动缸结构限制具有饱和非线性。此外,舵叶受水动力干扰引起的冲舵、滞舵和跑舵现象,严重影响船舶航向控制和舵减摇效果。针对上述问题,以直驱式电液伺服转叶舵机为对象,在建立数学模型,分析水动力对舵角干扰的基础上,提出一种复式结构摆动缸操舵新原理。复式摆动缸采用双层结构,内层为舵驱动缸,外层为力矩解耦缸。内外层转子同向转动,可增大舵叶的工作区间,同时,外层力矩解耦缸转子输出助推力矩作用于舵驱动缸转子,可抵消水动力在驱动缸转子上产生的负载力矩,提高舵叶转动精度,解决舵机运动中的力位耦合问题;内外层转子反向转动,可使舵机及时制动、换向,提高舵机操纵性能。复式摆动缸用于转叶舵机,舵机系统具有较大的稳定裕量,幅值裕度为45.3dB、相角裕度为99.2deg,满足伺服系统设计指标。仿真分析表明,在有外负载干扰下,相较于单层摆动缸加控制策略的操舵方式,复式摆动缸操舵响应速度更快,无超调,达到稳态的速度提升约36%,且稳态误差维持在±0.05°范围内。在跟踪斜率为0.01°/s的斜坡信号时,转舵精度可保持在±0.03°位置误差带内,具有较高的位置控制精度。     

某型无人机舵控系统的设计与仿真

基于某型无人机飞行控制地面仿真验证系统的需要,分析了其舵机控制系统各组成部分的原理,利用Simulink工具箱建立了电传舵控系统的数学模型,对转速控制律和位置控制律进行了设计.对带有转速控制回路和未加转速控制回路的舵机控制系统以及加入扰动后的舵机控制系统分别进行了仿真验证.仿真结果表明：所设计的舵机控制系统动态性能及跟踪性能好,抗干扰能力强,能够满足某型无人机飞行控制的要求及飞行控制地面仿真验证系统的需要,为该系统的研究提供了技术保障.     

基于奥村模型的内河AIS基站监测范围研究

船载自动识别系统(AIS)的出现,保证了船舶的通航安全,改善了船舶的通航环境,作为一种船舶监控系统,AIS在内河中通信的可靠性直接决定了其应用前景。针对AIS在我国内河航行中的应用越来越广泛的现状,通过奥村模型的分析方法,计算无线电在不同路径下的传播损耗,采用Matlab对该模型进行仿真,研究了不同环境下AIS基站的监测范围,为改善内河AIS通信的可靠性提供了依据。     

多级双圆弧齿轮传动的模糊可靠性优化设计

分析讨论了模糊可靠性设计的特点,将其用于双圆弧齿轮传动的优化设计之中,为双圆弧齿轮的二级减速传动提供了一种优化方法.