零航速减摇鳍改进自适应神经元控制

针对零航速减摇鳍系统使常规PID控制方法难以获得满意的减摇效果这一问题,研究了一种改进自适应单神经元控制器,在不增加神经元结构复杂性的同时,提高了其非线性处理能力.为降低对零航速减摇鳍驱动伺服系统功率的要求,借助最优控制中的二次型指标思想,对神经元参数进行在线自适应调整,实现了对驱动功率的间接约束.证明了在该控制方法下系统的Lyapunov稳定性,并在不同海情下与常规PID控制方法进行模拟比较,展示出该方法解决零航速减摇鳍输入非线性控制的优越性。     

基于能量优化的海洋机器人航向与横摇自适应终端滑模综合控制

近水面运动是海洋机器人的一种重要运动姿态,由于近水面处波浪比较剧烈,机器人无法靠自身保持一定的姿态和航向,特别是在一阶波浪力这种高频周期力的作用下,海洋机器人将不可避免地产生横摇、纵摇、垂荡等摇荡运动,严重影响到海洋机器人的正常工作及安全性,因此必须加以有效的控制。基于此,利用解耦及线性化方法得到海洋机器人水平面非线性运动方程,并依据终端滑模控制理论和零航速减摇鳍工作原理设计针对航向保持和横摇减摇的控制器,使系统状态的跟踪误差在有限的时间内收敛为零,另外考虑到海浪干扰的随机性及海洋机器人自身可携带的能量是有限的,因此在控制器的设计中引入自适应机制,并利用遗传算法从能量优化的角度出发对控制器参数进行优化。仿真结果表明,机器人在减少了系统能量消耗的同时保持了航向并达到了有效地减摇控制,从而提高了近水面航行时海洋机器人操纵控制的性能。     

可容错的遥控水下机器人递归神经网络控制

针对遥控水下机器人(ROV)需要长时间稳定可靠工作的问题,提出递归模糊神经网络及可容错分配推力的控制方法．使用扩展函数链改进递归模糊神经网络控制器,提高了控制器对机器人非线性特性的识别和处理能力;基于反向梯度传播原理,由能量函数设计了该网络的学习算法,并根据微粒群优化确定学习率参数,从而保证整个网络的收敛性;在推力分配方面,针对开架式遥控水下机器人的两种推力器布置形式进行建模,将容错问题转化为对偶优化问题,建立能量函数实现故障条件下的推力优化分配．实验结果表明,所设计控制器不仅增强了遥控水下机器人对干扰的反应能力,并且提高了对机器人非线性特性的控制能力,减少了控制误差．当部分主推或侧推等推力器失效时,仍可以通过推力优化分配实现机器人在水平面上的准确位置控制,从而保证了遥控水下机器人长时间可靠工作．     

基于脆性因子的复杂系统脆性分析

复杂系统脆性研究是一个全新的研究领域.从脆性致因的内部机制和外部机制入手,建立包含脆性环境和系统结构的4层分析模型.主要分析其下层模型结构,将脆性环境通过脆性事件分解为若干基本脆性因子,用德菲尔法-最大熵原理建立以脆性因子为基础的脆性风险模型,分析预测复杂系统的脆性过程.最后以一个交通系统为例,对在随机的某一天里某个地区的交通路段的脆性过程进行了分析,找到交通系统崩溃的主脆性因子,与实际情况进行比较,说明了该方法的可行性.结果说明对于有效的防止复杂系统的崩溃,分析其脆性风险,应对其主要的脆性因子进行相应的控制.     

小型便携式船舶姿态测量系统研究

针对小型船舶的运动姿态测量及自航模试验等不便安装姿态测量设备的问题,提出一种小型化便携式船舶姿态测量方法,并设计了相应的系统.通过分析船舶各点的运动状态,采用捷联方式,多组惯性器件直接敏感姿态参数,系统软件实现姿态解算.为保证系统的可靠性和克服惯性元件特性随环境的变化,研究了一种基于状态空间估计的软件算法.在不同海情下与传统Kalman滤波算法进行了仿真比较,验证了该算法的有效性.最后给出了该系统的实测结果,初步证明了系统的可行性.     

有向图在复杂系统脆性时间确定中的应用

复杂系统各子系统之间的脆性联系可以用有向图的形式表示,内、外界的干扰导致某子系统的崩溃,根据子系统之间存在着脆性联系,而最终将导致整个复杂系统的崩溃;本文则是找出复杂系统崩溃的路径,并以树的形式表示;根据脆性激发具有一定的延时,从中找到有可能使整个复杂系统崩溃的最短时间;因此,只要加紧控制发生在最短时间之内的各崩溃子系统,便能有效地防止整个复杂系统的崩溃。     

零航速仿生减摇鳍水动力模型改进

原有的零航速减摇鳍水动力建模采用单一的解析方法,忽略了减摇鳍的厚度、物理形状等对水动力模型的影响,同时,旋涡作用力的分析也较为粗糙,不但导致所建立的模型中含有较多的待定参数,而且造成模型与真实情况存在较大差距.针对这一问题,采用数值与解析相结合的分析方法,对零航速减摇鳍动态水动力模型及原有的建模方法进行改进与完善,力求使改进后的模型更加准确、细致,且不失工程实用性.将理论计算值与FLUENT仿真数据进行比较,展示了改进模型及建模方法的优越性.     

航速参与控制的自动舵最优控制系统

Leeuven非线性船舶操纵运动模型考虑了船舶操舵引起的航速损失，利用最小二乘原理对此模型进行了线性化处理，考虑到船舶受到各种遭遇浪向的随机海浪的扰动及航向和航速测量元件存在的测量噪声，应用了Kalan滤波器作为状态观察器，控制系统应用了有积分作用的LQG最优控制技术，设计的自动舵控制系统有较好的船舶航向控制性能，又能把操舵引起的航速损失减至最小。     

油田注入水——海水的脱氧

水具有腐蚀性的主要特征是存在一种或多种溶解气体,如氧、二氧化碳和硫化氢等气体。目前世界上的滨海陆上油田和海上油田均有成功的注海水实例。滨海陆上油田因所处地区限制,尽可能地选取最佳的取     

基于锚链切换的平台自动锚泊定位系统设计

从半潜式平台定位系统的经济性及安全性角度出发,提出一种在保证锚链力场均匀分布前提下,实现海洋平台快速准确定位的自动锚泊定位的方案。该方案以张力的优化结果作为锚链切换的临界值,考虑到系统是在随机扰动下的多输入多输出系统,具有时变性及不确定性,采用模糊策略控制锚链的收放;利用改进的遗传算法进行锚链张力优化,从两方面采对遗传算法进行改进以提高优化效率及收敛性:一是采用基于收缩系统的初始种群生成方法;二是在标准遗传算法中结合局部搜索。仿真结果表明提出的方案快速有效地均衡了张力场的分布,保证了海洋平台的定位要求。