船舶动力定位海洋环境的建模与仿真

在船舶动力定位系统设计中,必须考虑船舶所受到的外界环境于扰的影响。为了有效地量化海洋环境对动力定位船舶的作用,该文提出了海洋环境负载（包括风、海浪和海流）的建模方法,并运用MATLAB的M文件和SIMULINK分别编制了风干扰力和力矩计算和随机海浪的仿真程序,在三级海况下,实现了对海洋环境的仿真,得到了合理的仿真结果。此外,通过改变仿真参数,也可以对其它任何海况进行仿真,使仿真程序具有较好的通用性和灵活性。该海洋环境的建模和仿真方法。对动力定位系统控制策略的选取和软硬件配置的调试有着重要意义,为船舶动力定他的实时模拟奠定了基础。     

海浪噪声的仿真与滤波

运用海浪谱分析方法,基于MATLAB/SIMULINK对航行中船舶遭遇到的海浪进行实时仿真,描绘出了不规则海浪的特征.海浪对船舶的控制和性能的研究带来很多不便,应该设法消除或削弱其影响.基于切比雪夫函数逼近方法, 设计了一种无限冲激响应(IIR)数字滤波器来实时地对海浪噪声进行滤波.对三级海况下船舶遭遇的海浪进行仿真实验,结果表明,该滤波器不仅设计简单、经济,而且实时性强,滤波效果显著.     

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.     

基于DEDS的AUV故障诊断问题研究

AUV系统作业时由于具有DEDS特性其故障诊断非常适合采用DEDS故障诊断理论来处理.首先对DEDS故障诊断基本理论和AUV的故障诊断过程进行了简要的介绍,然后以AUV均衡系统的故障诊断为例基于DEDS故障诊断理论对AUV的故障诊断过程进行了详细地分析和说明,仿真结果表明基于DEDS故障诊断理论的诊断结果和传统的基于解析模型的卡尔曼滤波器诊断方法的诊断结果相一致,证明了DEDS故障诊断理论在AUV故障诊断中的有效性.     

大型分布交互式仿真系统的DDM策略研究

分布交互式仿真是未来仿真技术发展的方向.大型分布交互式仿真应用具有仿真实体数目较大、实体间信息交互频繁等特点,而分布仿真应用基于的网络带宽资源又十分有限,因此如何降低网络冗余数据,充分利用网络带宽资源以提高网络上的有效数据的传输效率成为一个重要的研究方向.数据分发管理DDM的目标是滤除仿真运行中网络上的无用数据,减少网络上的数据.文中简单地介绍了HLA的基本思想,阐述了路径空间的概念,并结合多目组通讯技术,描述了几种实用的DDM策略,比较了它们的异同点,为选用合适的数据滤除方法管理大型分布仿真的大规模数据提供了依据.     

一种海浪干扰IIR数字滤波器的设计与仿真

在船舶控制和性能研究中,海浪干扰是不可忽视的环境扰动.海浪影响着舰船的稳定控制和近海面作业的直升机的安全,所以应尽可能想办法消除海浪干扰.文中首先建立了海浪的模型,并进行了三级海况下海浪的实时仿真;接着采用巴特沃兹方法设计了一种海浪IIR数字滤波器,将海浪中的高频一阶波浪部分加以滤除;最后,运用MATLAB编程进行仿真实验,结果表明,所设计的海浪干扰数字滤波器的滤波效果显著,可以用于实际船舶控制应用中.     

动力定位船轨迹跟踪鲁棒自适应容错控制

本文研究了输入饱和状态下的动力定位船故障容错鲁棒自适应控制问题.该问题以动力定位船轨迹跟踪任务为目标,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制器的设计,并且引入了二阶快速非奇异终端滑模和神经网络控制算法保证了控制器在实际任务中的执行效果.首先,介绍了三自由度动力定位船的运动模型包括了运动学模型和动力学模型以及推进器故障模型.然后,设计了二阶快速非奇异终端滑模面,提出了一种针对时变扰动和模型不确定性的鲁棒控制方案,保证系统无抖振现象的前提下实现了系统更快的收敛速度.同时运用被动容错控制思想,确保动力定位船在推进器故障发生时依然能够实现预计的跟踪性能.此外,通过Lyapunov稳定性判据分析,证明了提出的改进自适应滑模控制方法可确保系统在初始状态未知前提下,跟踪误差渐近收敛于零.最后,通过数值仿真实验结果验证了控制律的有效性.     

基于PLC的永磁直流电动机转速测量

转速测量是实现电动机控制的重要步骤之一。基于传统的测量直流电动机转速的方法中[1]存在着测量不精确,有的设备成本较高等问题,为了能够更精确的进行转速测量反映直流电动机调速系统的速度[1],本文采用可编程控制器PLC进行电动机电压电流信号的采集计算,通过实际的实验测试,测量直流电动机的转速,并与已有的一些测速方法进行分析比较。得到了应用直流电动机的电压和电流得到的测量转速方法能更好的反映直流电动机的转速,便于实现电动机的控制。     

HLA/RTI的执行结构与实现研究

高层体系结构(HLA)是新一代计算机仿真的标准,运行支撑环境(RTI)是HLA仿真体系的核心组件,已成为仿真界研究的热点。为了揭示基于HLA/RTI的仿真应用的开发具体实现,了解RTI的本质和精髓,提出了RTI的执行结构框架,揭示了RTI开发的三个对象要素与RTI的六大服务间的关系,并总结出了RTI的三种实现方式,包括集中式、分布式和层次式,对它们各自的特点进行了阐述。     

性能函数约束下的动力定位船轨迹跟踪控制

针对动力定位船的轨迹跟踪中经常涉及到控制偏差较大和跟踪误差无法估计的问题,本文提出了一种预设性能函数的约束控制方法。首先建立了三自由度简化的动力定位船运动学和动力学模型,根据模型特性设计了基于预设性能函数的反步自适应控制器,该控制方法能够保证动力定位船在执行轨迹跟踪任务过程中的暂态性能和稳态性能满足控制指标要求。然后通过Lyapunov稳定性判据,证明了满足预设性能前提下的系统稳定性并且能够快速收敛到平衡点的微小邻域内。实验结果表明:此方法减小了轨迹跟踪误差的超调量,保证了轨迹跟踪误差始终在预先设定的约束范围内。