交叉相遇局面让路船自动避碰行动方案

为研究交叉相遇局面让路船自动避碰方案,通过局面要素将局面分为4个阶段,基于避碰规则和海员通常做法研究各个阶段自动避碰行动。紧迫局面形成点和紧迫危险形成点的计算以MMG模型和圆形船舶领域模型为基础,依靠基于龙格库塔方法和二分法的数学模型实现。改进的碰撞危险度模型以空间碰撞危险度和时间碰撞危险度基于海员通常做法合成。一种新的最有效避让方式比较模型用于产生碰撞危险产生以前和紧急情况下的自动避碰方案。以一艘交叉相遇局面让路船为对象进行仿真,验证采用的数学模型并生成应采取的自动避碰行动。结果表明:MMG模型精度满足要求;基于二分法的局面要素数值化计算模型能可靠、快速地收敛;可生成符合避碰规则和海员通常做法的自动避碰方案。     

考虑航行经验规则的无人船舶智能避碰导航方法

针对无人船舶在海上复杂航行条件下的自动避碰问题,基于深度竞争Q学习算法及A*算法提出了一种考虑航行经验和避碰规则的无人船舶智能避碰导航方法。通过在强化学习避碰任务和A*局部动态导航的设计中融入船舶的操纵特性,缩减了模型训练和A*算法路径规划的时间,以及将避碰经验规则转化成动态的航行限制线以获得本船周围的全部可航区域,并从全局角度衡量本船的航行态势做出避碰决策,使得避碰决策符合国际海上避碰规则和避让经验的要求。在开阔水域和受限水域中完成的仿真结果表明该方法能够成功避让所有船舶和静态障碍物,具有重要的工程应用价值。     

水流中船舶单双锚泊偏荡运动响应研究

为研究不同形式锚泊船在流中偏荡运动响应特性及规律,给出了比较全面的船舶锚泊操纵运动数学模型及数值求解方案。采用数值仿真研究方法,对单锚泊和双锚泊(八字锚、一字锚等)多种锚泊形式展开了详尽的计算分析。将船舶和锚链分别建模,锚泊船采用MMG操纵运动方程,并计入低速时水动力影响;对于水下锚链,为准确地计入三维情况下其和海底之间的各种作用力,采用最基本的集中质量法来描述其运动;而后通过边界条件将船-链耦合成为一个整体。最后通过仿真计算研究了各种形式锚泊船在流中的偏荡运动,以此为基础对单、双锚泊之间的运动特性进行了对比研究;并分析了诸多因素(如微速倒车)对其运动的影响,通过总结给出了规律性结论。     

成山角水域动态自适应自主航行决策方法

为研究成山角分道通航制水域船舶自主航行方法，本文数字化了该水域交通环境，探究了碰撞危险度量化模型和动态避碰机理。建立了耦合船舶航向控制方法、非线性操纵运动模型和航线跟踪方法的自动航行模型。基于时序滚动提出了能适应目标船机动和自校正误差的自主航行决策方法，该方法考虑了避碰规则和良好船艺的要求。实验结果表明：本船可让清所有目标船并按计划航线航行；预设场景中，本船在31 s、3 762 s右转14°、5°可安全通过。本文提出的方法可为分道通航制水域的自主航行提供理论基础。     

受限水域中船舶自动避碰模型及应用

为解决船舶自动避碰问题,应用碍航物的领域概念以及结合动界理论,建立静态碍航物的领域模型和船舶动态领域模型,由领域模型推导相应的船舶碰撞危险度量化模型,并得到考虑浅底、岸壁、风和流等综合环境下的船舶碰撞危险度量化模型.以本船为观察点,将静态碍航物和动态目标的碰撞危险、本船的操作性能以及当前的环境等因素综合考虑与评价,同时将势场理论与船舶避碰领域理论、船舶动界理论相结合,建立受限水域中的船舶自动避碰模型.通过船舶避碰航行仿真实例验证,结果表明:建立的船舶自动避碰模型能够较好地支持受限水域中船舶的安全航行,各领域模型尺寸参数选取适合,解决了传统势场模型的几个局限性问题.     

基于规则法的水下避碰专家系统

针对复杂环境中船舶实现自动避碰问题,设计了一种基于规则法的智能型专家系统,即水下避碰专家系统．该系统具有多元分层知识库体系结构,采用框架式知识表示方式,实现了水下避碰知识的表示、存储,避免了传统专家系统的“窄台阶”问题．应用模糊理论,分别建立了针对水下静止目标和运动目标的碰撞危险度模型,实现了定性推理与定量计算的结合．给出了水下会遇态势分类模型,总结了水下常见的多种会遇态势．结合所建立的系统模型给出水下多目标避碰仿真示例．仿真实验结果表明,系统能对各种水下避碰情况及时给出正确的避让方案．     

内河航道船舶避碰轨迹规划与预测

针对我国内河航道技术缺乏智能安全辅助机制问题,阐述智能安全辅助概念以及船舶安全领域模型,提出基于贝叶斯网络的船舶避碰和轨迹规划方法预测船舶行为和高斯分布获取碰撞节点,结合船舶安全领域和碰撞环境,建立避碰网络结构和轨迹规划方法。最后,通过数字模拟实验验证该方法的有效性,为内河航道智能安全辅助技术的开发奠定了基础。     

基于HLA的船舶避碰仿真平台的实现

为了迅速地搭建船舶避碰仿真平台,采用了HLA的模块化建模思想,既能充分利用现有的功能代码,又能不断添加新的功能模块,省时而高效地完成了仿真任务.首先阐述了基于HLA的船舶避碰仿真平台开发的软硬件环境及平台的体系结构,然后充分把整个船舶避碰仿真平台作为一个联邦,将其按功能划分成若干个联邦成员,按照美国国防部提出的联邦开发的过程--FEDEP进行分布式仿真的设计和开发.想定联邦剧情、划分联邦成员功能、设计FOM/SOM文件,最终用VC2003.net进行各联邦成员的程序开发,建立起了基于HLA的两船避碰仿真平台.在想定剧情下的避碰仿真试验结果表明,该平台能够很好地实现船舶避碰的功能,同时,该分布式避碰仿真平台比集中式仿真具有更好的灵活性和可扩充性,便于未来向复杂的多功能避碰平台的演化和升级.     

静电微泵的端点特性研究

针对现有静电微泵性能仿真存在耗时长、需要参数多的问题，建立一种简单、准确的用于描述微泵端点特性的模型。使用端点特性建模技术，由拉格朗日方程得出微泵的运动方程，并给出了静电微泵的端点特性模型和流量表达式；利用能量耦合法和ANSYS分析软件，由宏模型的动态响应方程仿真静电微泵腔的端点特性量关系式。对静电微泵进行动态特性仿真研究，分析结果表明只需泵膜半径、泵膜厚度、静电间隙等参数就能分析微泵腔的动态响应，减少了计算过程的复杂性。     

轮胎侧向力神经网络模型

轮胎侧向力特性的数学模型是车辆操纵稳定性计算的基础,精确描述其特性,是车辆性能研究急需解决的问题之一。本文应用人工神经网络方法建立了轮胎侧向力神经网络模型,与实验结果对比表明,该模型的精度能满足工程要求。     

基于AMESim/Simulink联合仿真的电动辅助转向系统的建模与仿真

文章综合考虑EPS系统需要功用及其影响要素,设计车辆EPS系统的动力学模型,并设计适当的辅助特性曲线和控制算法,即以保证最合适的转向盘“路感”,最后借助AMESim/Simulink的联合模拟验证了EPS系统模型的动态应用性能,结果显示,该文所设计的EPS系统能切实有效且安定地使提升传统式转向系统的轻便性。     

船舶操纵运动CFD数值模拟研究进展

船舶操纵性是船舶设计中最关心的性能之一,而船舶操纵运动响应可以用于评估操纵性能的优劣。随着高性能计算机的飞速发展以及计算流体力学的长足进步,采用CFD全粘性流场求解方法进行船舶操纵运动,尤其是带桨带舵船舶操纵运动的数值模拟研究有着巨大的潜力和工程应用前景。本文阐述了基于CFD方法进行的船舶操纵运动数值模拟及约束船模操纵运动和自航船模操纵运动数值模拟研究状况,阐述了螺旋桨体积力模型、滑移网格方法和重叠网格方法在自航船舶操纵运动数值模拟中的研究进展。简述了船舶操纵运动数值模拟研究中的挑战及未来研究的趋势。     

复杂环境建模与机器人避障规划研究

针对复杂环境下的机械臂作业问题,提出了一种基于空间凸多面体集模型的避碰路径规划方法。首先,给出一种利用空间凸多面体模型的复杂物体建模方法,该方法具有一套树型递归结构框架,能精确逼近任意形状的物体,并支持子物体之间的自由度连接,从而能恰当表示如多关节机械臂和电脑桌等带有运动自由度(关节转动、柜门开合、抽屉拉出等)的物体;然后,设计了一种基于直线扫掠体序列的碰撞检测方法,它能快速、准确地进行连续运动的机械臂与空间物体间的碰撞检测;最后,采用遗传算法实现了机械臂的避碰路径规划。在桌面上摆放多个复杂形状物体后,机械臂顺利完成了避障作业规划。仿真结果验证了算法的有效性,表明了其实用价值。     

动态环境下基于蚁群算法的机器人路径规划

提出了在动态环境中移动机器人的一种路径规划方法,适用于环境中同时存在已知和未知、静止和运动障碍物的复杂情况.采用栅格法建立了机器人工作空间模型,整个系统由全局路径规划和局部避碰规划两部分组成.在全局路径规划中,用改进蚁群算法规划出初步全局优化路径;局部避碰规划主要是在跟踪全局优化路径的过程中,通过基于滚动窗口的环境探测和碰撞预测,对动态障碍物实施有效的局部避碰策略,从而使机器人能够安全顺利地到达目的地.仿真实验的结果表明所述方法具有可行性.     

一种全方位护理移动机器人的结构设计与运动学分析

针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上肢单臂运动学模型,得到了机器人的运动学正逆解;通过对上肢双臂建立两杆避碰模型,提出了两种相碰的检验条件,选出了最佳检测避碰方案,解决了约束条件下双臂的逆运动学问题;在Matlab环境下,利用蒙特卡罗法计算出工作空间,为确定机器人构形、参数和杆长的优化提供了依据;基于移动机器人在特定环境中的运行稳定性、应用范围、承载能力等特点,对机器人下肢移动方式进行了优化选择,采用全方位移动的完整约束Mecanum轮结构并建立下肢运动学模型,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式,提高了机器人运动过程中的稳定性.     

船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型

船舶电力系统是一个非线性系统,为了对系统的过渡过程进行分析,文中建立了船舶电站柴油发电机组的非线性数学模型,该模型准确地反映了转速和电压的相互作用和相互影响的关系,体现了船舶电力系统的变量耦合性质.对一个实际的船舶电站柴油发电机组控制系统进行了计算机仿真研究,分别给出了系统在突加静负荷和起动大功率异步电动机时的动态特性曲线.计算机仿真结果表明,提出的数学模型是合理的、可行的,反映了船舶电力系统转速和电压的变化规律.     

车辆对行人速度障碍自主避碰的驾驶方法

针对过街行人与智能车辆之间运动协调中的安全避碰问题,设计一种CVIS环境下的基于行人避碰的车辆驾驶控制器.结合速度障碍法的基本原理提出车辆对过街行人的避碰规则,在此基础上搭建模型预测控制框架,提出车辆对行人的自主避碰算法.综合考虑车辆驾驶的操作约束,以最小化车速变化及满足驾驶员操作舒服性要求为控制目标,在车辆对行人避碰的前提下优化车辆的驾驶策略.分别设置车辆直行避碰与允许换道避碰两种控制场景,在MATLAB环境下对车辆驾驶控制效果进行仿真实验.结果表明:车辆对不同情况的过街行人,能够通过加速或减速进行避碰;通过与七次多项式换道轨迹进行对比,自主避碰驾驶的安全性更高.     

七自由度仿人手臂双臂一体机器人协调运动学研究

双臂避碰、单臂内回避奇异及关节极限是仿人手臂双臂协调主作业实现的首要条件。由于双臂协调和单臂运动是相关且并行的,所以,提出用对单臂运动学逆解进行修正的方法来得到双臂协调运动学逆解。通过对双臂上任意臂杆避碰的分析,提出了相碰检验条件及避碰附加作业模型,并利用冗余自由度和Ｊａｃｏｂａｎ矩阵的零空间分解得到了双臂避碰附加作业闻解,最后用此逆解修正单臂运动 。本方法对空间机器人双臂手、ｎ－Ｄ．Ｏ．Ｆ臂双臂     

潜艇模拟训练器变深模块的设计与研究

从分析潜艇变深运动出发，研究了潜艇的运动参数与控制舵角的关系，建立了潜艇变深操纵的数学模型，提出了仿真模型并给出了仿真结果，表明所做的模型能够反映艇体的操纵特性，其结果可以应用于潜艇模拟训练器的设计中。     

一种新型船舶核动力装置冷凝器模型与动态仿真方法

考虑船舶核动力装置冷凝器结构特点和工作原理,建立了一个新型合理完善的船舶核动力装置冷凝器动脉特性分析数学模型,并运用Runge-Kutta法对此模型求解,研制了用于船舶核动力学装置冷凝器稳定运行及扰动和事故工况下动态数值模拟的分析程序,在几种扰动工况对下冷凝器动态特性进行了计算与分析,计算结果与理论分析相符。