减摇鳍摇摆台设计

减摇鳍是一种减少船舶在风浪中横摇的自动控制装置.在生产过程中为了考核产品性能和技术指标,必须设计试验用的摇摆台.对摇摆台的动力学模型进行分析,介绍整个系统的硬件及软件设计.     

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。     

船舶零航速减摇鳍升力测量研究

船舶零航速减摇鳍是指在来流速度为零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,从而减小船舶摇摆的减摇技术。在升力测量中,将升力控制引入零航速减摇技术中,根据实船安装环境几个耦合因素的影响,针对零航速减摇鳍,设计了零航速减摇鳍升力传感器;通过反馈信号合成算法,合成的升力信号有足够的精度,证明所设计系统能够满足船舶零航速减摇的要求。     

适用于不同海浪的变参数减摇鳍控制器设计

为了减小船舶的横摇,使船舶在海上能够安全地航行,减摇鳍是船舶减摇行之有效的方法.具体阐述应用80C196KC减摇鳍控制器的硬件和软件设计方法.为了能够使减摇鳍控制器达到更好的减摇效果,采用变参数PID控制方法,使得减摇鳍控制器能够更好地适应随机变化的海况,使减摇效果更加理想.减摇鳍控制器的设计主要包括PID控制器设计、航速调节器设计、浪级调节器设计.根据不同航速、浪级调节减摇鳍控制器的输出,使得减摇鳍能够平稳、可靠地工作.该控制器稍加调试就能满足实际的应用,具有实际的应用意义.     

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。     

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。     

升力反馈减摇鳍防失速控制方法研究

为了克服常规浪级调节单元的不足,进一步提高减摇鳍的减摇效果,并预防高海况下的动态失速,针对升力反馈减摇鳍系统,采用基于T-S模型的广义预测控制器中带遗忘因子的最小二乘法在线辨识船舶横摇运动方程,以适应变化的海况和船舶横摇参数,减小了计算量,提高了船舶横摇参数变化时减摇鳍的战摇效果.在分析了升力反馈减摇鳍在高海况下失速发生原因和浪级调节单元不足的基础上,通过在预测控制器中引入约束条件解决了高海况下的动态失速.相对于浪级调节单元,广义预测控制器提高了高海况下减摇鳍的利用效率.仿真结果表明,该方法可以在高海况下充分发挥减摇鳍系统的效能,提高减摇效果,并有效防止动态失速的发生.     

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.     

基于船舶运动控制的Matlab仿真

在分析随机海浪的波能谱和船舶的受力情况的基础上,建立随机海浪模型和船舶运动模型.用PID控制方法实现减摇鳍的控制,并用Matlab软件对海浪的波倾角和船舶的横摇角进行仿真.通过比较仿真结果发现,PID控制减摇鳍能使船舶减摇达90%以上.结果表明,该方法可以很好地用于随机海浪作用下的船舶横摇减摇预报.     

基于海浪谱估计的减摇鳍浪级调节器设计

由于减摇鳍的最大工作鳍角是有一定限制的,所以当减摇鳍工作的环境高于设计海情时减摇鳍的鳍角饱和率就会增加,从而使减摇鳍长时间工作于非线性状态,这不仅使减摇效果下降,而且会使机械装置加剧磨损。为了在海情增高时控制住减摇鳍的鳍角饱和率,设计浪级调节器是很有必要的。根据船舶横摇时历数据,采取现代谱分析技术,由船舶横摇时历反推海浪功率谱,然后由海浪功率谱来获取海浪信息从而进行浪级调节,以保证鳍角饱和率不超过设计的要求。通过仿真证明此方法不仅很好地控制了鳍角的饱和率而且使减摇鳍的减摇效果有了明显的提高。     

船舶零航速减摇鳍实验系统研究

零航速减摇鳍同传统减摇鳍相比,由于没有来流速度,是靠自身的转动产生相应的升力,无法用传统减摇鳍的升力理论来为零航速减摇鳍建立升力模型.现在零航速减摇鳍升力建模方法是将鳍上受到的力分成3个部分讨论,即鳍上受到的形阻力、附加质量力和旋涡作用力.基于这种方法建立的升力模型,在建模过程中会忽略一些因素,建立的零航速减摇鳍升力模...     

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。     

固定式减摇鳍执行机构的模态及动态响应分析

采用有限元法对小型高速船使用的固定式减摇鳍执行机构进行模态分析和瞬态动力响应分析,对减摇鳍执行机构的结构动力性能进行全面分析.结果可为同类减摇鳍执行机构的结构设计提供参考.     

基于PAC的零航速减摇鳍升力测量系统研究

零航速减摇鳍是一种新型减摇装置,其升力产生机理、控制策略都与传统减摇鳍不同。通过对现有实验设备数据采集和控制系统的改进,建立一套适合零航速减摇鳍控制系统特点和实验要求的实验室升力检测系统。升力检测系统包括基于压阻式升力传感器的检测元件和基于PAC的数据采集及记录的控制系统。可用于分析和验证零航速减摇鳍的升力理论模型,为工程实验提供有价值的信息。     

基于最佳相位匹配的减摇鳍低航速控制策略

为了满足工程船舶对低航速下减摇的需求,提高船舶在锚泊和低航速下的耐波性,提出减摇鳍在低航速下的控制策略,重点针对低航速下升力与鳍角之间相位关系对航速十分敏感的问题和船舶横摇模型的不确定性问题进行研究.通过数值迭代解决低航速下升力相位对航速的敏感性和升力与鳍角的非线性关系问题,相位调节器可以克服航速测量误差的影响,保证最...     

PLC在减摇鳍数字化改造中的应用

介绍了PLC应用于某舰艇减摇鳍系统数字化改造。建立了以PLC为核心的数字控制系统,在不增加任何输入信号的情况下,实现原有控制系统的各项功能。此数字控制系统与以数字阀为核心的数字液压随动系统结合,简化了减摇鳍系统结构,提高了系统可靠性。改造后的数字化减摇鳍系统已在某型舰艇上成功投入使用。     

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。     

基于改进主从控制结构的海洋机器人零航速减摇鳍系统

利用零航速减摇鳍系统实现对海洋机器人在近水面低速航行时的横摇姿态控制. 基于零航速减摇鳍的非线 性动态特性和海洋机器人横摇解耦模型, 提出具有主从结构的横摇减摇控制规律. 设计具有积分滑模面的变结构控 制规律, 估算系统期望横摇扶正力矩, 并进一步结合非线性跟踪控制理论和反馈线性化方法, 建立减摇鳍子系统模 型, 设计从属控制规律驱动减摇鳍产生实际横摇稳定力矩. 仿真结果和理论分析表明, 所设计的控制规律是稳定且有 效的.

     

Lift fin stabilizers based on data fusion with wavelet denoising technology

Fin stabilizers with fin-lift feedback control can shield the mapping error of calculation between the fin angle and fin lift force, which is in the fin stabilizer with fin-angle feedback control. In practice, there are some technical difficulties in lift fin stabilizers, such as lift force detection and lift force sensor installation, so it cannot achieve the good antirolling performance. Therefore, a fin stabilizer system with fin-lift/fin-angle integrated control is brought forward. Data fusion based on wavelet denoising technology is employed in the system, which combines lift with fin angle local information from two sensors with different frequency ranges in order to eliminate redundant and contradictory information, and using complementary information to obtain the relative integrity of the lift force signal. The system model is established in this paper, and the fusion signal and the antirolling performance of this model are simulated respectively. The result shows that the control system can meet the antirolling need in different sea situations.