减摇水舱在船上的布置问题研究

减摇水舱在船上的布置位置对减摇效果影响较大,特别是在垂直方向的布置对减摇效果有很大的影响,本文基于“船舶-水舱”系统的运动微分方程,详细分析了减摇水舱在船上垂直方向布置对船舶横摇模型质量惯性矩、横摇复原系数、横摇固有频率、船舶横摇运行和舱内液体运动的影响,通过对给定船舶减摇水舱的实例分析,指出了除水舱固有频率和阻尼外,垂直方向布置也是影响水舱减摇性能的主要因素之一,并给出了最佳减摇时水舱垂直布置的条件。     

减摇水舱相关参数变化对减摇影响的研究

在被动式减摇水舱的几何尺度确定之后,它的减摇效果主要取决于垂直位置的布置、边舱液位高度和阻尼系数等参数的选取.利用我校研制的船舶减摇水舱试验台架进行了水舱不同垂直位置布置、不同边舱液位高度及不同的阻尼板开度的强迫振荡试验.试验结果表明,垂直位置布置和阻尼系数的变化对被动式减摇水舱的减摇性能影响较大,而边舱液位高度的变化对减摇效果的影响不大.水舱垂直位置布置应高于船舶横摇中心,阻尼板开度应为2/5～3/5.因此在设计和使用减摇水舱的过程中,应该重点注意减摇水舱垂直位置的布置和阻尼系数的选择.     

主动式减摇水舱控制器的设计

主动式减摇水舱是一个相当复杂的系统,控制器的设计是关键.本文运用了李亚普诺夫稳定性原理设计"船舶 水舱 泵"系统的控制器,并对系统进行了仿真分析.结果表明利用控制器控制水舱的单位主动力,可以最大限度地发挥减摇水舱的减摇能力,提高水舱的减摇效果.     

基于摇摆台装置模拟综合减摇系统的方法研究

以船舶-减摇鳍-减摇水舱综合减摇系统为研究对象,分析了引入减摇鳍和减摇水舱后方程的特点,并依据摇摆台模拟船舶横摇运动的原理对综合减摇数学模型进行分析,确定用摇摆台模拟综合减摇系统的方法.针对摇摆台物理模型和综合减摇系统数学模型的特点,确定了减摇鳍扶正力矩的引入方法、摇摆台-水舱模型横摇阻尼力矩系数计算方法以及摇摆台-水舱物理模型的传递函数,使综合减摇数学模型在实验台上实现.通过对比分析综合减摇实验台装置的仿真波形和综合减摇系统理论数学模型的仿真波形以及二者仿真统计数据,可以看出基于摇摆台装置模拟综合减摇系统的方法是可行的,可为综合减摇实验研究提供理论基础.     

减摇水舱半物理仿真装置的试验研究

介绍了减摇水舱试验装置,它包括由台架和被动减摇水舱2部分,分析了试验装置模拟船舶横摇运动的方法,通过计算机控制伺服系统驱动试验装置,能够用台架模拟船舶的横摇运动并且验证被动水舱的减摇效果.对试验装置理论模型仿真曲线和半物理装置模型的仿真曲线进行了对比,分析了半物理试验装置的试验曲线.仿真和试验结果可为实船装备被动减摇水舱提供可靠数据.     

船舶舵/鳍联合减摇鲁棒控制研究

为了提高船舶减摇效果,研究了舵/鳍联合减摇鲁棒控制问题.通过提出广义输出干扰的概念,将舵/鳍联合减摇控制系统广义对象的奇异控制问题转化为非奇异标准控制问题,给出了艏摇/横摇耦合运动的线性分式变换模型和广义对象状态空间实现.基于μ综合设计了舵/鳍联合减摇H∞鲁棒控制系统的控制器,并用结构奇异值理论对所设计的系统进行鲁棒稳定性和鲁捧性能分析.通过数字仿真,证明了所设计的控制系统具有良好的减摇效果和鲁棒性.     

船舶纵向减摇水翼智能控制

如今,船舶横向减摇技术已经相对成熟,船舶纵向减摇技术研究较少,且多为被动式减纵摇,其减摇效率低,因此,高效的纵向减摇技术已成为现代船舶设计和建造的迫切需求.因此,必须考虑加装必要且适用的减缓纵向运动的运动控制装置,并提供最优的控制策略及模型以达到减缓纵向运动的目的.本研究设计了一种纵向减摇水翼装置,通过调控水翼攻角对船舶摇摆幅值实现主动控制,有效的减小船舶纵向摇摆.本装置设计简易,减摇效率高,有着广阔的工程应用前景和巨大的实用价值.     

组合式船用小型减摇装置

日本石川岛播磨重工公司研制成功的组合式船用小型减摇装置。可将船体横摇角度减少三分之一,尤其是船舶在停泊时减摇效果更好。 此前,控制船体横摇通常采用减摇鳍或减摇水槽,但均要占据较大空间并需要大量的移动水。该组合式船用小型减摇装置是在重物自然摇动的被动控制基础上,采用电动马达的主动控制方式,利用小型控制力获得良好的减摇效果。     

非线性自抗扰控制器在船舶减摇鳍系统中的应用

为了保证减摇系统在各种工况下都能获得理想的减摇效果，基于自抗扰控制（ADRC）方法进行了减摇控制系统的研究，针对船舶横摇运动的非线性与不确定性，采用扩张状态观测器对船舶横摇运动姿态进行估计，利用非线性控制策略提高控制品质与鲁棒性，完成了非线性状态反馈减摇控制系统的设计，对ADRC减摇系统进行了数字仿真，仿真结果表明，所设计的ADRC减摇系统减摇效果显著，鲁棒性好，适应性强。     

神经网络补偿的PID控制在电液力矩伺服系统中的应用

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备,能否准确的模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键．设计了用于驱动船舶减摇水舱试验台架的电液力矩伺服控制系统,引入神经网络结构补偿的PID方法来实现PID的参数整定,仿真结果表明神经网络补偿的PID控制效果明显优于普通PID系统     

基于执行依赖启发式动态规划的船舶减摇鳍在线最优控制

针对船舶线性横摇系统,设计了一种基于执行依赖启发式动态规划(ADHDP)方法的在线学习最优减摇鳍控制器.在设计过程中直接使用输入输出数据获取系统状态值.利用评价网络来逼近针对船舶减摇鳍控制系统设计的性能指标函数,并通过执行网络获得最优控制律,这两个网络都是多层前馈神经网络,即反向传播(BP)神经网络.在训练过程中,这两...     

Simulation Research on an Active Anti-Roll System for an Air Spring Passenger Car

To reduce the roll movement of an air spring passenger car,an active anti-roll system is developed,which is constructed with hydraulic and pneumatic units to change spring rate during cornering.For the comparing research between the passive and active system,a two-track vehicle model and a co-simulation model of air spring system are built.For the simulation research on the linear movement of the actuator,a mathematical model is considered as dynamical subsystem in the co-simulation model.To active control the roll angle of vehicle body,a sliding-mode controller with optimized control parameters for the test vehicle is introduced into the model.The characteristics of sliding-mode controller is discussed and the validation of active antiroll control is proved by comparison with other control methods.The results show that the roll angle of air spring vehicle is reduced obviously with the active anti-roll actuator in comparison with that of the passive system.Compared with other control methods,sliding-mode controller has an advantage of shortest switching times,which leads to a longer lifetime of actuator and valves.     

Simulation Research on an Active Anti-Roll System for an Air Spring Passenger Car

To reduce the roll movement of an air spring passenger car, an active anti-roll system is developed, which is constructed with hydraulic and pneumatic units to change spring rate during cornering. For the comparing research between the passive and active system, a two-track vehicle model and a co-simulation model of air spring system are built. For the simulation research on the linear movement of the actuator, a mathematical model is considered as dynamical subsystem in the co-simulation model. To active control the roll angle of vehicle body, a sliding-mode controller with optimized control parameters for the test vehicle is introduced into the model. The characteristics of sliding-mode controller is discussed and the validation of active antiroll control is proved by comparison with other control methods. The results show that the roll angle of air spring vehicle is reduced obviously with the active anti-roll actuator in comparison with that of the passive system. Compared with other control methods, sliding-mode controller has an advantage of shortest switching times, which leads to a longer lifetime of actuator and valves.     

基于主动横向稳定杆的自卸汽车作业稳定性

针对传统自卸汽车普遍存在作业稳定性较差的问题,通过建立具有单侧主动横向稳定杆的空气悬架自卸汽车功能虚拟样机模型,并利用联合仿真技术,分别研究了在不同控制方式下的被动横向稳定杆及单侧主动横向稳定杆对空气悬架自卸汽车作业稳定性的影响。通过对比分析,得出单侧主动横向稳定杆系统显著地提高了空气悬架自卸汽车卸载时的作业稳定性。     

汽车液压式主动稳定杆设计及控制算法

针对车辆主动侧倾控制问题,基于车辆侧倾与横摆响应特性分析,提出一种液压式主动稳定杆(active stabilizer bar, ASB)系统的设计方案。设计滑模控制算法,以提高车辆的侧倾稳定性。对前、后轴主动式稳定杆的反侧倾力矩进行动态分配,以改善车辆的转向特性。基于MATLAB/Simulink,建立了14自由度整车动力学模型、液压系统模型、路面输入模型等,在典型工况下分别对PID+前馈控制和滑模控制系统进行仿真研究。仿真结果表明:与传统的PID+前馈控制相比,采用滑模控制算法的液压式ASB系统在鲁棒性和适应性方面具有明显优势,有效地改善车辆的侧倾与横摆响应,进一步提高了车辆的侧倾稳定性、行驶平顺性与操纵稳定性。