主鳍/襟翼鳍船舶减摇联合控制系统的研究

提出了主鳍／补救翼鳍船舶减摇联合控制系统,并对其进行了控制方案的研究,首先对系统进行了建模,根据水动力数据。采用加权最小二乘对扶正力矩进行线拟合。考虑到随机测量误差和测量的工程可实现性,采用卡尔曼滤波器构成系统的状态估计器,并在此基础上,采用ＬＱＧ控制理论,对系统进行了控制规律的设计。     

鳍-桨组合试验装置设计与减摇能力分析

减摇鳍作为一种主要的减摇方式已广泛应用于各种舰船,但是它对零速和低航速航行舰船几乎不起减摇作用,为了解决舰船全部航速范围减摇问题,本文介绍了“鳍－桨组合减摇”试验装置,通过对该装置进行水池试验,并依据试验数据对“鳍－桨组合减繇”试验装置综合减摇能力进行了分析,分析结果表明：鳍－桨组合体可以产生较单纯鳍更大的升力,且具有侧推作用,是一种有效的舰船全部航速范围的减摇方式,该装置为提高舰船全部航速范围的减摇能力提供了一种新思路、新途径。     

可回收鳍式减摇装置

Brown兄弟公司将推出最新一代“海王星”Mark2型可回收鳍式减摇装置。其主要特点是允许工程人员进入该机构内,通过设置的液压千斤顶,极易从上面或下面对用     

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.     

基于斜舵船舶减纵摇LQG控制

研究基于斜舵船舶减纵摇问题,建立了船舶基于斜舵纵向运动状态空间数学模型,用递推最小二乘法对海浪扰动进行建模.将扰动模型与原来的系统模型合并为新的系统模型,并引入白噪声作为系统干扰.对扩展后的新系统,运用线性二次高斯(LQG)控制方法计算出扩展Kalm an滤波增益阵和扩展随机最优控制增益阵.另外通过仿真给出了斜舵的倾斜角度对减摇效果的影响.仿真结果表明,基于斜舵利用经典的LQG控制方法实现船舶减纵摇控制是可行的.     

船舶双水舱减摇系统设计与仿真研究

为了使船舶在固有频率变化时也有好的减摇效果,研究了双水舱减摇系统.使用2个具有不同固有频率的被动式U型减摇水舱能给横稳心高变化范围很宽的船舶提供很好的减摇效果.在建立船舶—双水舱系统模型的基础上,介绍了一种设计双水舱系统的方法,并以一艘滚装船为例,分析设计了一套双水舱系统,并且对装备了单被动式水舱和双被动式水舱的船舶横摇响应进行了仿真分析,通过仿真结果验证双水舱系统相对单水舱系统具有更好的减摇效果.     

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。     

基于LMI技术的船舶舵减摇鲁棒控制器设计

针对船舶舵减摇的鲁棒H∞控制问题,研究了一种基于线性矩阵不等式(LMI)技术的鲁棒H∞控制器构建方法。不同于已有的研究成果,假定船舶舵减摇系统模型中存在线性分式不确定摄动,即鲁棒控制问题。在特定的条件下,线性分式不确定摄动可以转化为范数有界的不确定摄动,因此,假定系统模型中存在线性分式不确定摄动具备更强的通用性。结合H∞控制理论和Lyapunov稳定性理论进行系统的稳定性分析,通过LMI技术描述船舶舵减摇的鲁棒H∞控制器的存在条件,该条件可被Matlab软件专用工具箱求解。最后结论,通过Simulink仿真实验证明了文章所研究的求解方法是有效的。     

Magnus减摇装置及其升/阻力特性分析

为了研究基于Magnus效应的船用减摇装置(转子翼)的水动力特性,本文结合美国Quantum公司推出的Maglift型产品,采用ANSYS软件分析了不同航速、转速下转子翼的升/阻特性。建立了转子翼绕流的几何模型,利用ANSYS-CFX对转子翼的升/阻力及升/阻系数进行稳态仿真分析,将得到的升力进行非线性曲面拟合,得到转子翼升力与转速和航速的关系。仿真结果表明:转子翼的升/阻力受航速、转速的影响显著,均随二者的增加而增加;与传统减摇鳍对比,Magnus减摇装置具有更高的升力系数,开展对Magnus减摇装置的水动力分析具有十分重要而深远的意义。     

面元法计算桨后舵附推力鳍水动力性能

为了提高船舶的推进性能,达到节能的目的,采用升力面法和基于速度势的面元法分别计算螺旋桨与舵附推力鳍的水动力性能,对影响推力鳍助推性能的几个主要参数进行了变尺度研究.采用双曲面元以消除面元间的缝隙,采用迭代计算来处理螺旋桨与舵附推力鳍的相互干扰.计算了在舵附推力鳍影响下螺旋桨尾流场周向诱导速度沿径向的分布.从理论上说明了推力鳍的助推节能原理,分析了加装舵附推力鳍之后螺旋桨水动力性能的变化.计算结果表明,舵附推力鳍可以吸收螺旋桨尾流场的部分旋转能量产生附加推力,其助推效率可达3%～4%.     

楔形舵片失速特性的数值模拟和水洞试验

为获得楔形超空化舵片在大舵角情况下的失速特性并探究其失速机理,针对采用24°楔形舵片作为艉控制面的超空泡航行体在低速通气条件下的绕流问题,分别构建三维数值模型和水洞试验系统,同时采用数值模拟和水洞试验两种手段研究楔形舵片的升/阻力特性和低压面空化情况随舵角的变化关系.研究结果表明:提出的数值方法和试验方案是合理的;楔形舵片的阻力系数在0°~5°舵角变化的影响较小,升力系数在0°~8°和9°~12°舵角范围内均具有良好的线性度,但后者斜率远小于前者;楔形舵片在舵角超过8°时升力系数突然减小并发生失速现象,舵片低压面发生空化并被空泡覆盖;低压面因空化致使压力不能进一步降低是导致舵片发生失速的根本原因,对于24°楔形舵片的许用舵角范围不应超过8°.     

一个新的干摩擦结合部法向接触阻尼方程

依照矫正分形几何学理论与Hertz法向接触力学方程,建立新柔性结合部法向接触阻尼方程.考虑变化凸起顶端曲率半径与连续载荷,推出一种求导函数但非偏导函数获取办法,构建2个凸起之间互相作用的法向接触刚度方程.研究结果表明:法向接触阻尼随着表面粗糙轮廓分形维数的增大而先下降后增加;当表面粗糙轮廓分形维数小于第一拐点时,法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大而增大;当表面粗糙轮廓分形维数大于第一拐点时,法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大而减小;法向接触阻尼随着法向接触载荷的增大而先减小后增大.仿真曲线图中的2个拐点和1个极小值点为干摩擦结合部接触参数的优化设计提供了依据.     

基于 ADAMS 的卷膜的建模与仿真

基于用多刚体来离散化柔性体的基本思想,以Adams为编程平台,对某苗床温室卷膜进行了建模与仿真。首先在Matlab中通过编程得到了卷膜所在螺旋线上多个均匀分布的离散点的坐标值,再通过数据文件传输到Adams,然后在Adams中编程创建了多片卷膜,并在卷膜之间施加转动副和接触力来模拟其相互关系。经过仿真寻找某片卷膜的质心位置及速度随时间变化的规律,结果表明本文提出的建模方法具有一定的可行性。     

基于WT和MGFPE混合模式的船舶横摇运动长期预测

为了获得横摇运动在不同时间尺度下的演变规律,提出了利用小波变换和均生函数周期外推混合模式进行船舶横摇运动非线性时间序列长期预测的方法.该方法通过小波变换对横摇运动时间序列进行多分辨率分析,将原序列分解为多个相对简单的准周期信号,信号的趋势项、周期项和随机项被分离出来,然后采用均生函数周期外推预报模式对这些准周期信号进行预报和集成.仿真结果表明,此方法能有效地提高预报长度,并能获得较高的建模及预报精度,该方法亦可用于其他非线性时间序列长期预测.     

基于板形性能优化目标的支承辊辊形设计

研究了宽板带轧机辊形设计的原理和方法,提出了一种基于板形性能优化目标的支承辊辊形设计理念,并在某冷轧机组应用所设计的辊形,改善了支承辊磨损,提高了轧机的板形控制能力.     

型材滚弯数值模拟及应力、应变分析

用通用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA成功实现了对型材弯曲件滚弯及其回弹过程的数值模拟.模拟结果表明,型材滚弯成形过程中,型材腹板应力中性层和应变中性层内移,而且应力中性层内移量大于应变中性层内移量.回弹后,等效弹性应变和等效应力的峰值变小.分析了型材弹塑性弯曲卸载过程中腹板截面的切向应力变化,模拟结果与理论分析一致.     

耗能减震控制的研究，应用与发展

本文首先介绍了结构振动控制、包括被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制,然后对其中应用较为广泛的耗能减震控制中的各种阻尼器构造、性能、研究及应用状况作了系统的讲解,并讲述了耗能减震控制的设计标准及发展展望。     

基于单片机的防水卷材厚度在线测控系统研究

采用单片机设计了防水卷材厚度在线测量和控制系统,以AT89S51单片机为核心,设置了防水卷材厚度显示功能和超差报警功能,同时可以实现在线控制防水卷材的厚度,提高了防水卷材卷材生产线的效率。     

一类模糊预估控制系统的鲁棒设计及仿真分析

针对一类模糊预估控制系统,重点讨论模糊预估控制系统鲁棒设计方法,并仿真验证了设计方法对提高系统稳定性及性能指标的重要作用.