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.     

基于谱估计方法的船舶纵向运动建模预报研究

根据船舶在随机海浪作用下运动姿态的潜周期性,基于谱估计方法对海浪扰动下的船舶纵摇运动进行建模预报研究。首先分析了船舶纵向运动的随机性和潜周期性。介绍了基于谱估计的建模原理,提出了平滑周期图算法。最后对船舶纵向运动预报进行仿真研究。根据仿真结果及误差分析可知摹于谱估计方法的船舶纵摇运动建模预报是可行的。     

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.     

减摇水舱试验台架系统PID控制算法的研究与实现

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，准确模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键。本系统用电液力矩伺服控制系统来模拟海浪力矩，采用PID算法进行控制，其仿真结果符合要求。     

航行船舶的运动估计在海浪预报中的应用研究

研究航行中的船舶运动估计及时性不高的问题.由于在海上航行的船舶受海浪运动的随机性和多向性影响,船舶的运动估计信号较复杂且难于提取.传统的方法是从船舶的运动交叉谱中逐一计算提取运动估计信号,存在计算量过大不能及时预报海浪的问题.为解决上述问题,提出了最大似然估计法完成海浪及时预报.根据船舶运动是窄带平稳随机过程的特点,采集船舶的实时横摇、纵摇、垂摇运动时间序列,并将船舶的运动交叉谱作为约束条件,采用最大似然估计法提取出隐含的运动估计信号,避免传统方法对交叉谱的逐一大量计算,然后利用船舶运动估计结果完成海浪的预报.实验表明,提出的方法能够快速获取航行船舶的运动估计信号,可及时完成海浪的预报.     

基于半周期预测的减摇水舱控制方法及验证

可控被动式减摇水舱能够通过气阀控制空气连通道延长了水舱的固有周期,实现宽频船舶横摇减摇.关阀时刻和关阀时间与船体横摇运动规律相关,由于船体在海浪中的随机运动难以准确计算.小波神经网络的半周期预测控制方法,预测船体横摇的下一个半周期,实时计算控制参数,拓宽减摇频带.通过半实物仿真验证,较传统的方法减摇性能有明显提升.     

船舶海浪中非线性随机运动的可视化技术

研究船舶海浪中运动的可视化技术.通过采用船舶在海浪中运动的可视化技术,可以使船舶设计人员能够更直观地了解船舶的运动性能.采用具有平台独立性的OpenGL图形库对船舶在波浪中运动的可视化进行描述,讨论了建立船舶模型的可行方法和如何建立三维波浪的数学模型.考虑随机波浪及船舶的非线性阻尼、非线性恢复力矩,建立船舶横摇运动的非线性微分方程.采用Runge-Kutta方法求解非线性微分方程,根据数值模拟结果,应用OpenGL中的函数来生成船舶在海浪中运动的动画.所开发的程序模拟的船舶和波浪是三维的,可以对不同有义波高的波浪和不同船舶的运动进行模拟.     

水下声纳基阵姿态鲁棒控制频域设计

对水下声纳基阵运行姿态伺服系统进行了建模和鲁棒控制器的设计，在计算机上对所设计的系统进行了数字仿真。讨论了在随机海浪作用下船的艏摇角姿态随机运动的数字仿真问题，结果表明，当系统参数在允许范围变化时，所设计的鲁棒控制伺服系统具有满意的性能指标。     

减摇水舱试验台架横荡系统研究

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要实验设备,准确模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键。目前试验台架研究的仅是单纯横摇,如果考虑了横荡的基本轨圆运动,以及相应的横摇与水舱内液体加速度的耦合,则船的横摇运动更符合实际情况．本文对横荡运动进行了理论分析,并将PID控制方法应用于模拟横荡运动的电液位置伺服控制系统中,仿真结果表明系统具有良好的跟踪性能．符合设计要求．     

基于BP网络的潜艇在海浪中运动的建模与仿真

分析了潜艇在风浪中运动的复杂性、不确定性和运动模型的严重非线性等特点,难以建立准确的数学模型,因此提出了利用神经网络的非线性映射能力,进行潜艇运动模型辨识建模的新方法,通过仿真实验验证了利用BP网络建立潜艇在风浪中运动模型的可行性。     

基于几何建模的海浪模拟

提出一种基于几何的快速海浪建模方法,即将人眼对海浪的观察感知结合到对海平面网格的区域剖分中,对 人眼不敏感区域进行网格粗剖分,而对人眼敏感区域进行网格细剖分,进一步对不同区域采用不同的数学函数或不同 的参数控制来模拟海浪的涌动,同时通过设置相应的随机过程来增加敏感区域海浪的细节运动模拟。所提出的方法 具有实现简单、计算消耗小、算法易于实现等优点,可满足游戏、动画等应用场景对海浪背景的实时性要求。仿真试验 结果验证了模型的有效性。     

基于随机数的光照海浪场景模拟

海浪场景的建模是数字海洋的重要组成部分。本文用随机数模拟海浪,海浪的位置大小和波动都是随机的,海浪在涌向岸边的过程中随机生成新的海浪。海面反射光用Phong光照模型模拟,求出关键点得到太阳在海面的映像。该模型生成的实时3D大尺寸光照海浪模型在运动中不会重复,适合海面的数字化再现和海洋要素的仿真。     

基于海浪谱的Gerstner波浪模拟

本文从海洋学现有的观测和研究成果出发,结合海浪的Gerstner模型,提出一种风力作用下的基于海浪谱的三维Gerstner海浪模型。首先,通过分析Gerstner模型各个参数的随机性,利用海浪谱和方向谱相关公式,获得固定风速下模型各随机参数值,建立固定风速下的海浪模型;然后,在此基础上进一步构造了基于海浪谱的风力模型,模拟了风力作用下的海浪;最后,采用基于视点的网格拓扑结构,实现了海浪的实时绘制。实验结果表明,该模型不仅能更真实地模拟海浪,还具有较好的交互性。     

低开销的海面模型

传统的海面模拟从提高局部海浪效果的角度出发,通过大量的类正弦波或噪声波的叠加来模拟连续的海浪,导致算法复杂度很高。针对该问题,提出了一种海面模拟模型LOSM（Low-consumption Ocean Simulation Model）,该模型分别对海浪和海洋整体运动进行独立建模,通过将模型函数进行叠加的方法,将两者有机地结合在一起建立海面模型;设计了海面模拟算法,采用凹凸映射方法进行海浪的模拟,采用少量小波幅的正弦函数叠加的方法模拟海洋的整体运动。实验结果表明,该方法不仅视觉效果良好,而且可节省大量的资源。     

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。     

基于波环粒子的实时水波仿真方法

为了降低水波模拟过程中的计算成本并提高其扩散现象的逼真度,提出一种基于波环粒子包的实时二维平面水波仿真方法。该方法采用波环粒子为基本计算单元,粒子内部继承“波包”的概念,使用多个频段水波叠加的方式再现水波视觉效果。在计算水波反射过程时,通过添加镜像波源的形式减少碰撞计算,避免复杂几何判定。为适应不同硬件的计算性能差异,该方法提供额外的计算精度参数,可针对不同硬件计算能力调节水波反射计算复杂度。实验结果表明,该方法可使用较少的粒子模拟出较为真实的水波运动,且避免了碰撞反射后水波断裂的问题。在相同硬件平台上的性能测试显示,所提波环仿真方法的渲染帧率比传统波包算法高出至少60%,在一些水波状态特别复杂的情况下可达到400%以上的加速效果。     

不规则海浪的仿真

讨论了二维不规则长峰波和三维不规则短峰波的模型建立和仿真,在MATLAB基础上得到了较为理想的海浪模拟结果,并利用Visual C 开发了一个界面,用以控制风速变化来查看波形的变化,最后利用OpenGL完成了三维波浪的显示.大量仿真结果证明,本文所提的方法是可行且有效的,对实际海浪具有良好的模拟效果.     

不规则海浪的仿真

讨论了二维不规则长峰波和三维不规则短峰波的模型建立和仿真,在MATLAB基础上得到了较为理想的海浪模拟结果,并利用Visual C＋＋开发了一个界面,用以控制风速变化来查看波形的变化,最后利用OpenGL完成了三维波浪的显示。大量仿真结果证明,本文所提的方法是可行且有效的,对实际海浪具有良好的模拟效果。