船舶舵减摇控制研究综述

船舶海上航行,受波浪影响会发生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡等状况。这些船体运动会使船员生活的舒适度降低、船舶操纵困难、海上作业危险甚者发生船舶倾覆。减摇舵是一种新型的主动式减摇装置,所占的空间小,成本较低。因此,船舶舵减摇控制成为运动控制中一个重要的领域。本研究重点阐述了国内外关于船舶舵减摇控制的发展过程和研究现状,对各类技术的优劣进行分析讨论,并对接下来的研究方向做了展望。     

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。     

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.     

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。     

减摇水舱试验台架横摇阻尼系数的试验研究

针对某型船舶横摇运动数学模型,依据缩尺比通过硬件和软件相结合的方法在减摇水舱试验台架装置上实现对该船舶横摇运动的模拟。应用角度传感器数据对台架摇摆的机械摩擦阻尼进行计算,并结合角速度传感器数据来模拟台架横摇阻尼力矩;通过台架横摇试验,绘制了力矩和角度试验曲线。对试验曲线的分析可知,应用传感器确定的台架阻尼系数能够满足台架模拟船舶横摇运动的要求。     

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．     

船舶零航速减摇鳍控制系统研究

船舶零航速减摇鳍是指在来流速度为0的流场中依靠鳍的主动摆动产生升力,以对抗海浪的作用力,从而减小系泊状态下船舶摇摆的减摇。设计了伺服控制系统,增加了升力限位环节。通过对有义波高分别为1,2m,浪向角均为90°海况下的仿真研究,减摇效果分别达到了78．30％和56．92％,优于减摇水仓减摇效果,证明所设计系统能够满足船舶零航速减摇的要求。     

舵鳍联合控制参数优化及仿真

船舶上装置的舵和减摇鳍系统分别完成航向和横摇减摇控制,但是两者之间存在着耦合,因此提出了舵鳍联合控制,实现多翼面的协调控制.建立船舶运动系统横荡、艏摇和横摇的三自由度运动、舵和减摇鳍的驱动控制、海浪干扰等数学模型,构建仿真环境.利用线性二次型最优控制理论设计舵和减摇鳍的联合控制器,并采用多目标优化手段确定舵速和鳍速参数,仿真表明,在不同的海况,以及船体不同航行状态下,都取得了显著的减摇效率,效果较减摇鳍单独减摇效果更佳,且能够保证良好的航向控制精度,说明舵鳍联合减摇有效地协调舵和鳍控制水翼的控制力和控制力矩.     

减摇鳍被动式加载系统的多余力特性分析

减摇鳍是目前减摇效果最好、应用最为广泛的船舶减摇装置,其加载系统能够模拟鳍在不同攻角时所受到的海浪扰动力,用于对相关参数的测量。检测分析减摇鳍加载系统输出的多余力特性及其随动系统的相关技术性能指标,可以提高可靠性。     

减摇鳍装置半实物仿真与测试系统设计

减摇鳍是有效减小船舶横摇,保障船舶安全航行的减摇装置,属于集机、电、液于一体的复杂设备。为了保证控制参数的最优化设定,使系统工作在最佳状态下,设计减摇鳍装置的半实物仿真及测试系统。在实验室环境下完成控制系统的参数调节和测试,为工程设计提供保障。