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.     

风浪中船舶横摇仿真与预报研究

对船舶横摇运动进行仿真与预报研究可大大提高船舶航行安全性,更好地保障船舶各项作业的顺利进行.从频谱分析的角度对海上随机风浪进行仿真,并根据刚体平衡原理建立船舶运动方程,由此仿真船舶的横摇运动.在此基础上,针对舰船运动姿态非线性、非平稳的时域特点,运用改进AR模型的多层递阶方法和自回归方法对船舶横摇运动进行预报,结合预报误差指标进行两种预报方法的比较.预报结果表明,多层递阶方法在一定程度上提高了船舶运动姿态的预报精度和预报时间长度,可较好实现非线性预报.     

H_∞控制理论在船舶减摇鳍控制中的应用研究

基于H∞ 控制理论 ,提出了一种船舶横摇减摇鳍的设计方法 ,进行了基于H∞ 的混和灵敏度的设计。通过在不同的浪向下的仿真实验 ,并与传统PID控制器相比 ,表明该控制器的控制效果达到了预期的目的。     

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。     

波浪中船舶运动的仿真及预报研究

为了更好地进行船舶在高海情下运动状态的研究,以大型船舶为对象采用教学模型和计算机仿真的方法,根据船舶在波浪中的频域六自由度运动方程,研究了船舶在海浪中各种航速、航向、海情下横摇的运动规律,并对结果进行了分析和仿真对比,指出了船舶运动预报方法中存在的问题.通过仿真实例,可以更好的对船舶在海浪中的运动状态进行调整,能够有效的保证船舶安全运行.     

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。     

有界噪声激励下船舶横摇系统的响应分析

本文提出了一种改进的基于Jacobi椭圆函数的随机平均法,用于求解有界噪声激励下船舶横摇系统的随机响应问题.对谐波及有界噪声激励下的船舶横摇模型进行了局部灵敏度分析,研究了系统参数对船舶横摇角的影响,为之后随机分析奠定了基础.通过引入Jacobi椭圆函数,导出随机微分方程,应用随机平均法得到了关于横摇运动幅值和相位的伊藤方程,进一步求解相应的Fokker-Planck-Kolmogorov (FPK)方程,得到幅值概率密度.将该方法应用于有界噪声激励下船舶横摇系统,研究了系统的随机响应特性,通过与蒙特卡洛数值模拟结果比较验证了该方法的可行性与准确性.该方法所得的随机响应结果与灵敏度分析结果一致：激励幅值E,外激频率Ω,线性刚度系数γ对船舶横摇系统产生较大的影响,其余参数不影响船舶横摇运动的振幅,只对概率峰值的高度有影响.     

单轴船舶运动模拟摇摆台架设计

减摇鳍是最常用的船舶减摇设备之一,在减摇鳍设计制造完成后,或是进行研究时,通常通过台架试验测试减摇鳍的性能.摇摆台架的性能指标直接关系到试验的准确性,本文对摇摆台架的设计进行了介绍,硬件部分采用PC 可编程控制器的控制方式,上位机软件采用VB编写,实现了对台架的实时控制和船舶横摇运动结算.     

升力反馈减摇鳍及其鲁棒控制器的研究

减摇鳍是一种非常重要的船舶减摇装置，但传统的鳍角反馈减摇鳍在没计中存存着很多问题。升力反馈减摇鳍通过测量直接得到鳍上产生的升力克服了角度反馈减摇鳍的缺点，是最为有效的新型减摇设备本文介绍了升力反馈减摇鳍的构成和减摇原理。同时由于减摇鳍特殊的工作环境，系统控制器的设计应尽可能满足随时出现的不确定因素，鲁棒控制器是解决这一问题可行的办法，本文针对实验室中国内第一套升力减摇鳍系统设计了鲁捧H∞控制器，仿真研究表明，所设计的系统能够得到很好的减摇效果。     

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。     

基于谱的三维随机海浪数值模拟研究

为有效地模拟三维波浪,从已有的统计观测结果出发,应用P-M谱和SWOP方向函数的基础上,建立了风浪的三维随机波面数学模型,该模型采用多个随机余弦波叠加来模拟随机波浪曲面。最后利用Matlab实现了该算法,结果表明这种方法能有效地模拟三维随机海浪。     

潜艇在随机海浪中摇荡运动的仿真研究

该文采用PM随机海浪频谱来实时仿真长峰波随机海浪对潜艇的随机扰动,对潜艇在海浪中的横摇和纵摇运动进行了时域仿真,潜艇在海浪中的升沉运动则采用Hirom波浪力近似计算公式进行仿真计算。所采用的仿真方法已应用于六自由度潜艇操纵训练模拟器上,结果表明该方法能比较逼真地模拟各种海情下潜艇在海浪中的运动情况,仿真实时性好,仿真精度较高。     

机器人自组网的运动控制模型仿真研究

机器人自组网具有较高的军事和民用价值;基于机器人通用运动学模型,对传统自组网的节点运动模型——随机路点和随机方向移动模型进行了修改,为机器人自组网中的节点建立了运动控制模型,并建立了机器人自组网的网络模型,对几种运动模型进行了仿真分析;结果表明,在机器人自组网的仿真场景中网络性能有所恶化;达到了较为真实地仿真机器人自组网的目的,得出的结论对机器人自组网的仿真研究具有一定的参考价值。     

基于粒子系统的海洋环境仿真

随着计算机仿真技术的不断发展, 海洋环境仿真在许多领域有着越来越广泛的应用, 但是如何生成一个逼真的海洋环境一直是困扰着我们的关键问题. 详细分析了海洋模型和艏浪特效的仿真, 采用了Visual Studio 2003.net和Vega Prime软件, 在开发过程中加入了粒子系统, 仿真出比较逼真的海洋环境, 给人以身临其境的感觉.     

海浪模拟模型的研究

该文通过研究当今国内外比较成熟的海浪模拟模型,得出各单一经典模型优缺点,并在此基础上提出一种可控FBM模型对海浪进行模拟研究。可控FBM模型的基本思想是以分数维布朗运动曲面(FBM:Fractal Brown Motion)模型为基础,线性叠加使用Gerstner模型的海浪谱海浪模型。可控FBM模型既有FBM模型的良好随机性和快速计算能力,同时通过叠加三维Gerstner模型加入了波的特征,又具有了波易于控制、便于与用户设定参数相适应而产生不同海况的能力,提供灵活方便的用户控制接口,生成的海浪能够随参数的变化实时的改变状态,呈现出不同的海况以及合理的体现海面风对海浪的影响。可控FBM模型生成的海浪逼真度较好,能够模拟大面积的海面,改进效果明显。     

基于MATLAB的船舶运动控制算法研究

在简化的船舶运动模型基础之上,通过设定其运动范围,采用模糊算法、模糊PID算法以及PID算法三种控制策略,研究船舶在人为设定的初始条件以及不同海况下的运动情况,进而对三种控制策略的优劣进行比较.整个研究过程应用MATLAB编程.     

基于超声相控技术的新型船舶计重方法研究

针对传统水尺计重存在的成本高、效率低、误差大的问题,提出一种基于超声相控技术的新型船舶计重方法。以超声相控技术为基础,设计了用于船舶计重的超声阵列换能器,搭建测试平台对换能器的性能进行测试,之后利用该换能器对加载重前后的水下船体进行相控扫描,同时重构出水下船体三维模型并计算出体积,利用阿基米德定理计算排水量,最后根据排水量之差计算出载重。以小型载重船模为测量对象,计算在不同载重时的误差大小,并对船模下降20mm时的计重结果进行不确定度分析。结果表明,载重10kg以内时该方法的计重误差不超过2%,随着载重量的增加计重误差会相应减小。     

基于模糊控制的船舶自动导航仿真系统

在介绍船舶运动特性和分析船舶运动的基础上,建立船舶运动质点方程,研究基于模糊控制的船舶自动导航仿真系统。针对船舶偏航量的控制,设计位移模糊控制器和航向模糊控制器,对船舶在波浪中的运动进行数值仿真。船舶在各种不同外界条件下的运动状态数据,应用数据库技术,进行存储,作为后续数据分析来源。采用VC＋＋,在VS2005开发环境下使用GDI编程,实现可视化仿真。