内河枯水期航行仿真建模及实现技术研究

内河航运是综合运输体系中的重要组成部分,然而由于受季节性等影响,内河航道变化较大,容易导致碍航现象发生,影响内河航运安全畅通和运行效率。针对枯水期内河航运特点,研究了内河航道建模及航行仿真方法。提出了一套内河航道建模、水面生成和船舶随机产生方法,为研究枯水期提高内河航道通行效率、保障安全畅通提供了一个有效的平台。     

考虑时间窗与随机航行时间的船舶航线规划

良好的航线设计是船运公司降低运营成本,提高服务质量的关键。船舶运输中存在航行时间不确定,码头资源稀缺等特点,基于此将其航线问题抽象为考虑时间窗与随机旅行时间的多重流动旅行商问题。针对航行时间的随机性,设计了线性近似方法,提出了虚拟时间窗的概念,构建了初始模型与修正模型;给出了该问题的一个算例,验证了模型与算法的有效性和合理性。     

鲨鱼皮环保涂层用于舰艇防护

美国推出一种根据鲨鱼皮原理制成的新型环保涂层，能帮助舰艇有效摆脱海底生物的困扰，提高航行速度和机动性能，节省燃料。     

用VB控制Origin实现船舶航行特性曲线的自动绘制

利用Origin所附带的二次开发工具-LabTalk，编制了自动绘制2个图层并存且由多条曲线组成的船舶航行特性曲线的程序。为调整Origin不同图层间联结直线段的长短，编程实现了类似AuWCAD中的trim／extend功能，并将该功能做成一按钮插入到toolbar中以方便使用；从而可调整不同层间线段的长短，使绘成的图形更美观，     

水下航行器电动舵机控制电路设计

介绍了一种美国TI公司的UC1637芯片和日本富士公司的6D130A-050功率模块构成的自主水下航行器舵机控制电路。实践证明．该舵机控制电路结构简单、性能可靠、控制效果良好。     

UUV海底定点停驻受力特性及稳定性分析

在简单介绍海底定点停驻UUV概念及工作过程的基础上,建立了其在海底时的稳定性分析模型,并推导出了航行器负浮力、主轴与两支撑点之间的半角θ、流体动力Fx、Fy之间的关系。为了研究航行器在海底时的流体动力特性,采用Ansys ICEM对其离海底不同距离及海底有不同倾角时的情况进行结构化的网格划分,并应用CFX软件对其在不同水流速度下的外围流场进行数值仿真,得到了其在海底时所受侧向力、升力随距海底的距离、海水流速及海底倾角的变化趋势。最后,对航行器在海底时的稳定性进行了分析并得到了一组能够保证航行器海底稳定的较好参数。     

一种新的AUV路径跟踪控制方法

研究了自主水下航行器(AUV)的路径跟踪问题,将跟踪控制问题分为导引和控制2部分.导引部分基于视线导引(Line of Sight)原理输出AUV的参考航向,针对AUV的参数不确定性及海流干扰等特点,航向控制器采用变结构控制律计算舵角控制输入,在此基础上,将航向控制器与路径跟踪控制器并行结合,构造了文中提出的混合型路径跟踪控制器.文章从理论上证明了控制律的稳定性,仿真结果表明,所设计的控制律可以保证AUV沿期望路径航行,路径跟踪误差快速收敛.     

欠驱动自主水下航行器轨迹跟踪控制

文章基于级联方法,研究了欠驱动AUV的水平面轨迹跟踪控制问题。将跟踪误差分解为位置跟踪和航向角跟踪2个相互级联的系统,独立设计跟踪控制器,级联系统理论则保证了整个轨迹跟踪误差的全局一致渐近稳定性。其中,采用反演方法获得位置跟踪的全局一致渐近跟踪控制器,并且针对参考航向角速度为非零常值的一类参考轨迹,推导出保证系统全局一致渐近稳定的控制参数及参考轨迹条件。仿真研究表明该轨迹跟踪控制器是有效的,控制品质良好。     

海浪扰动下水下航行器的动力定位性能分析

水下航行器动力定位是通过对水下航行器的多个螺旋桨推进器的转速、推力进行控制调节以抵御外界环境扰动,体现了水下航行器在外界环境扰动下执行各种任务的能力.通过对随机波浪扰动下的水下航行器前向动力定位进行建模仿真,分析得到各个状态特性与环境扰动分量对水下航行器动力定位性能的影响.进行了水下航行器的运动方程和螺旋桨动力学特性的精确建模;再针对波频扰动下的变参数问题以及控制器的鲁棒性和自适应性要求,建立了水下航行器动力定位滑模控制器;最后,将PM谱的随机波浪扰动应用于动力定位仿真研究,仿真结果显示,螺旋桨的动力学特性、幅值限制以及波浪的流速与加速度信息直接影响了水下航行器的动力定位性能.