船舶减摇非线性系统神经网络控制研究

本文针对船舶横摇运动的非线性模型，基于BP神经网络设计了一种船舶横摇减摇 自适应PID控制器．该控制结构由两个BP神经网络组成,实现了对被控对象输出的预测及PID控制器参数的自整定．仿真表明该控制器对减摇系统的非线性模型有很好的减摇效果．     

基于模糊算法的舵减摇滑模控制研究

以舵减摇的线性模型为研究对象,采用滑模变结构控制设计出舵减摇控制器,并在保证减摇效果的前提下,利用模糊逻辑算法对所设计切换函数的参数进行在线调整和优化,使得调整后的切换函数更合理,由于控制量与切换函数相关,从而使得控制量的输出减小,达到降低舵机摩擦损耗的目的,仿真研究表明该方法的有效性。     

模糊控制在船舶减摇技术上的应用

本文首先阐述了模糊控制的基本原理,然后将模糊控制器应用于船舶减摇装置－减摇鳍系统,与原理针对具体海情设计的PID控制器减摇效果相比较,说明模糊控制器较PID控制器能取得更好的效果。     

非线性非最小相位船舶舵减摇系统的滑模控制

建立了从舵到横摇角的非最小相位非线性船舶模型,利用滑模控制方法设计同步横摇阻尼和航向保持的稳定控制器。船舶减摇建模时假设模型误差的数量级和扰动已知,且设计的滑模控制器可实现对一阶波浪扰动的稳定调节。基于李亚普诺夫稳定性理论证明了整个闭环系统的稳定性,仿真实验的结果验证了所设计的控制器的优良跟踪性能和鲁棒性。     

基于遗传算法混合编码的船舶艏摇/横摇模糊网络控制

针对利用遗传算法(GA)优化模糊神经网络(FNN)船舶艏摇/横摇控制器结构和参数时存在的“维数灾难”和“缺失整体性”问题,采用析取式标准形式模糊规则,并设计了一种新的GA编码方案——实数和符号混合编码,同时优化FNN的模糊规则和参数.最后,利用船舶三自由度(艏摇、横摇、横荡)数学模型,将该方法与一般GA-FNN方法进行仿真对比,结果表明,该方法不仅有效解决了上述问题,而且艏摇/横摇控制效果明显优于一般GA-FNN方法.     

舵/鳍联合减摇的H∞控制方法

针对舵/鳍联合减摇控制系统的特点,提出了一种新的基于正实性设计思想的H∞控制方案,并根据设计结果对控制器参数进行了综合调节.采用H∞混合灵敏度设计方法,从基本的性能要求和鲁棒稳定性要求出发,对舵减摇控制回路和减摇鳍控制回路进行了设计,并且详细地给出了各个权函数的确定过程.在设计过程中不但考虑了舵机和鳍机的非线性限制,还分析了Bode积分定理对性能的约束条件,在系统的性能和控制输出之间进行了折衷,给出了一组最优的设计结果.仿真结果表明,所设计的H∞控制系统在相应的频带内具有指定的性能,系统在不同海况,不同遭遇角时,都取得了很高的减摇率.而且在对象存在摄动的情况下系统仍具有最优的性能和很好的鲁棒稳定性.     

利用MATLAB进行船舶舵鳍联合减摇智能控制系统设计与仿真

该文针对象船舶舵鳍联合减摇系统这样的复杂模型的仿真以及智能控制系统设计中需训练控制器、仿真中的变参数控制等特点,介绍了一种用SIMULINK对变参数顺系统进行仿真的方法,给出了利用MATLAB环境设计如神经网络控制器等智能控制器的方案,最后给出了所述设计方案和仿真方法的具有实例：利用遗传算法训练模糊神经网络控制器对船舶舵鳍联合减摇系统进行控制。     

新型主动式减摇装置的仿真研究

本文介绍了一种新型主动式的船舶减摇装置,并对这种减摇装置进行了建模及仿真研究,得出了一些结论,它对船舶在规则波及不规则波中的减摇有一定的参考价值。     

航行状态下减摇水舱减摇能力仿真研究

本文根据“船舶-水舱”系统的运动模型,研究被动式减摇水舱在航行状态下的减摇能力。分别在不同海况、航速以及航向等条件下进行仿真,总结出水舱在不同航行状态下的减摇规律。并分析了可控被动式水舱的控制机理,为研究水舱的控制策略奠定了基础。     

减摇水舱台架试验中海浪横摇力矩及横荡力的实时仿真

本文给出了一种用于船舶的横摇力矩及横荡力的实时仿真方法,并用于船舶减摇水舱台架试验中作为上位机给定信号,仿真结果表明该方法能够满足实时仿真的需要。     

非线性船舶随机波上的减摇控制器设计

通过数学变换,将船舶在给定随机波上的、直到颠覆的大幅度横摇方程转化成状态方程描述形式.分析系统条件基础上,通过构造法,验证系统满足控制器设计假设条件.基于随机控制Lyapunov函数设计了横摇情况下船舶的减摇控制器,利用离散相似法构建了随机非线性系统的数值算法.仿真结果表明,被镇定系统的倾覆概率大大降低,验证了该控制器的有效性.     

鲁棒H∞控制理论在舵减摇中的应用

针对船舶舵减横摇控制系统的非最小相位特性,提出了基于正实性设计思想的鲁棒H∞设计方案.分析了系统的性能要求和舵机对舵角和舵速的限制,给出了权函数选择的详细过程,设计了舵减摇的H∞控制器.考虑了系统模型可能存在的不确定性,将鲁棒H∞设计结果与传统的PID设计结果进行了对比.仿真结果表明,所设计的舵减摇H∞控制系统不但取得了很高的减摇效果,而且具有很好的鲁棒稳定性;而传统的PID控制系统在对象模型存在摄动时,会导致系统不稳定,鲁棒性很差.     

约束条件下的舵鳍联合减摇控制研究

舵鳍联合减摇是一种新型减摇方法。在已有研究文献的基础上,基于输入输出线性化的鲁棒控制器设计方法,针对某集装箱船设计舵鳍联合减摇控制器,并重点研究舵速、鳍速限制对减摇效果与航向保持效果的影响,探讨舵速与鳍速之间的制约关系。仿真结果表明鳍速越低、舵速越高则减摇效果越好,但舵速、鳍速均有一上限值,超过上限值后,舵速、鳍速变化对减摇效果及航向保持效果的进一步改善不再明显。     

舵减摇控制系统的开环增益成形设计

针对船舶航向/舵减横摇控制系统的特点,提出了一种新的设计方案.对舵减横摇控制回路,基于开环增益成形的思想,通过指定闭环灵敏度函数的幅频特性形状,得到相应的舵减横摇控制器.在设计过程中不但考虑了对象的非最小相位特性,还分析了Bode积分定理对性能的约束条件,在系统的性能和控制输出之间进行了折衷,给出了一组优化设计结果.对航向控制回路,应用混合灵敏度问题设计了H∞航向控制器.设计指标是在保证船舶能很好的跟踪航向指令的前提下尽可能的减小艏摇控制回路和横摇控制回路之间的耦合作用.仿真结果表明,所设计的舵减摇控制系统满足性能要求,取得了较高的减摇率,而且横摇运动对航向的影响很小.通过对摄动后的对象进行仿真,进一步验证了系统具有很好的鲁棒性.     

可控被动式减摇水舱气阀控制规律仿真研究

可控被动式减摇水舱是世界上成功使用的减摇装置之一,气阀控制规律是决定可控被动式减摇水舱减摇效果的关键因素.本文推导了最佳控制相位的理论依据,对气阀开启和关闭时刻的选取进行了详细研究.对不规律波作用下的"船舶-可控被动式减摇水舱"系统进行仿真研究,结果表明控制规律是行之有效的,在各种浪向和航速下都能够获得较好的减摇效果,从而最大限度地发挥了可控被动式减摇水舱的减摇能力.     

基于CFD的减摇水舱流体仿真

研究海洋救助船水舱稳定性优化问题,减摇水舱是最有效的减摇装置之一,可在全航速下实现船舶横摇减摇,通常是在台架和实船实验中验证水舱性能的直接有效性,但是耗时长,造价高,针对以上实验的局限性,提出采用CFD流体软件分析水舱的特性.减摇水舱内气体和液体运动是一种典型的VOF气液两相模型,通过对海洋救助船水舱模型建模,分析了水舱内阻尼板布置不同对水舱产生的最大对抗力矩调节,对抗力矩与横摇运动之间相位差以及水舱固有周期的动特性进行仿真.仿真结果表明,减摇水舱流体优化准确性能够满足平衡性要求,为水舱的设计提高有效的依据.     

基于半周期预测的减摇水舱控制方法及验证

可控被动式减摇水舱能够通过气阀控制空气连通道延长了水舱的固有周期,实现宽频船舶横摇减摇.关阀时刻和关阀时间与船体横摇运动规律相关,由于船体在海浪中的随机运动难以准确计算.小波神经网络的半周期预测控制方法,预测船体横摇的下一个半周期,实时计算控制参数,拓宽减摇频带.通过半实物仿真验证,较传统的方法减摇性能有明显提升.     

U型减摇水舱实验研究

本文讨论U型减摇水舱模型的摇摆台实验。通过实验确定了水舱模型的重要特性参数,很好地解决了实现U型减摇水舱最佳控制的关键问题,并用实验结果验证了水舱模型的减摇效果。     

减摇水舱试验台架监控系统

本文简要介绍由微机控制的减摇水舱试验台架监督控制系统，利用这套装置可以实时模拟规则波和不规则波情况下带有水舱的船舶摇摆，从而研究减摇水舱对船舶的作用，评价其减摇效果，为研究和设计减摇水舱提供可靠的数据。     

基于模糊T-S模型的舵减摇系统的观测器设计

针对带有非线性水动力系数的船舶运动系统,基于模糊T-S模型提出了舵减摇系统的模糊观测器设计方案。将船舶运动方程中的非线性水动力系数看作随船速变化的不确定项来设计模糊规则,建立了船舶舵减摇系统的模糊T-S模型,设计了模糊观测器,并用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法得到了此观测器的误差系统渐近稳定的条件。仿真结果表明,所提出的模糊观测器适用于带有非线性水动力系数的船舶运动系统,能够获得比较理想的观测效果。