随机激励作用下船舶横摇运动的奇异非混沌动力学

基于一类规则横浪作用下的单自由度船舶横摇运动模型,考虑恢复力矩和阻尼力矩的非线性因素,以一低干舷船模为例,利用龙格库塔法求解了横摇运动方程,通过时间庞加莱截面绘制了系统的分岔图;考虑其受随机风荷载扰动下不同周期吸引子演变成奇异非混沌吸引子的具体过程,发现周期激励系统在随机激励扰动下同样存在奇异非混沌吸引子,且当分岔参数离混沌区域越远,所需要随机激励的幅值越大才能诱发奇异非混沌吸引子.通过最大李雅普诺夫指数验证吸引子的非混沌性;采用奇异连续谱和分形图刻画吸引子的奇异性.     

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.     

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.     

混沌对角递归神经网络的船舶横摇预报方法

船舶运动在一定条件下会出现混沌特性,因此可以利用混沌神经网络对其进行预报.对传统的混沌对角递归神经网络模型各权值的训练进行优化,给出了基于Lyapunov函数的各层权所通用的学习速率调整算法的收敛定理并加以证明.仿真结果表明,采用优化采样时刻可提高各权值的精确度,使收敛性得到改善,能有效提高预报精度和延长预报时间.与前向神经网络BP预测相对比,优化后的模型具有很好的预测效果.     

有界随机噪声参数激励下碰撞系统的矩稳定性

研究了单自由度线性单边碰撞系统在有界随机噪声参数激励下系统的矩稳定性问题.用Zhuravlev变换将碰撞系统转化为连续的非碰撞系统,然后用随机平均法得到了关于慢变量的随机微分方程.利用伊藤法则给出了系统一、二阶矩满足的常微分方程,根据微分方程的稳定性理论得到了系统一阶矩稳定充分必要条件的解析表达式和二阶矩稳定充分必要条件的数值算法,并对理论结果用数值方法进行了仿真计算.理论分析和数值仿真表明,无论是相对于一阶矩还是二阶矩的稳定性,随着随机激励振幅变大,系统的稳定性区域变小从而使得系统变得不稳定.而当调谐参数趋于零系统达到参数主共振情形时,系统的稳定性区域变得最小.当随机噪声强度逐渐变小趋于零时,由二种矩稳定性给出的稳定性区域变得一致.在一定的参数区域内,随机噪声使得系统稳定化.     

混合建模法在船舶横摇运动建模中的应用研究

为了反映出船舶横摇运动机理模型没能体现出的船舶横摇运动的非线性特征和机理模型所作的简化处理所遗漏的各种动态、静态信息,文章以复合神经网络作为补偿模型,建立了船舶横摇运动混合模型.仿真结果表明,复合神经网络混合模型输出在120秒后非常接近期望输出,比一般神经网络混合法更接近期望输出,从而证明复合神经网络混合建模法可以得到精确的、强泛化力的船舶横摇运动模型.复合神经网络混合建模法不仅适用于船舶运动建模,也适用于其他复杂系统、不确定系统的建模.     

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．     

单项模型可筛选的船舶横摇组合预测

提出了基于单项模型可筛选的船舶横摇运动组合预测方法. 运用协整理论方法和非负约束的冗余方法对模型进行筛选, 将筛选出的单项模型进行组合, 并将其用于对我国某型船舶横浪航行情况的预测. 预测结果表明, 在预测精度及预测时长方面均好于各单项模型和未经过单项模型筛选的组合预测模型, 从而验证了所提出方法的有效性和可行性.

     

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。     

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。     

爆破中实测地运动数据分析及应用

针对爆破中由于控制措施不合理给施工带来的安全隐患及灾害问题,开展了两种爆破方式下地运动测试工作预估。以现场爆破试验实测数据为基础,分析了实测地运动数据的时域特征;利用FFT方法对爆破工作中的速度、加速度两种地运动信号进行了频谱分析,获得了不同爆心距处地运动信号频谱分布的规律;利用萨道夫斯基法对速度峰值进行了拟合。结果表明,两次爆破的速度和加速度数据在时频域上具有较高的一致性;距离爆心越远,其频率分布越集中在低频段;在比例药量为007~0.27（kg^-1/3/m）内时,可以用得到的经验公式预估对速度峰值。