NTPRO4000船舶操纵模拟器

武汉理工大学在“全任务大型船舶操纵模拟器”的项目中,引进了英国船商公司的NTPRO4000船舶操纵模拟器技术设备。该NT-PRO4000型模拟器的配置,目前在国内是最大、最完整的,并具有国际先进水平。这种新型NTPRO4000船舶操纵模拟器在模拟器整体布局、硬件配置和外观、软件功能、船     

船舶操纵模拟器投入运行

由泰州市海事局与武汉理工大学共同研制的大型船舶操纵模拟器投入运行。这种模拟器可用来模拟货船。集装箱船等各型船舶的离靠岸、停泊及避让等操作．能满足海事部门在船员培训、实操考试、水工评估、海事研究等方面的需求。     

减摇水舱半物理仿真装置的试验研究

介绍了减摇水舱试验装置,它包括由台架和被动减摇水舱2部分,分析了试验装置模拟船舶横摇运动的方法,通过计算机控制伺服系统驱动试验装置,能够用台架模拟船舶的横摇运动并且验证被动水舱的减摇效果.对试验装置理论模型仿真曲线和半物理装置模型的仿真曲线进行了对比,分析了半物理试验装置的试验曲线.仿真和试验结果可为实船装备被动减摇水舱提供可靠数据.     

电动负载模拟器控制系统设计

电动负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一。论文分析了电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了数字仿真模型,详细分析了电动负载模拟器的特点,通过采用力变化速度反馈改善了系统的阻尼特性,设计了基于偏差最优的PID控制器,并基于不变性原理对舵机运动进行补偿,实现了电动负载模拟器的快速、高精度控制,最后通过仿真验证了控制系统设计的正确性。     

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。     

基于模型参考自适应控制的舵机加载系统研究

电动负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一。根据电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了被控对象的参考模型,基于Narendra模型参考自适应控制理论,设计了力矩控制的模型参考自适应控制系统,在考虑舵机较大阶跃扰动的情况下,对加载系统进行了数字仿真,结果表明模型参考自适应控制方法将加载系统带宽从20 Hz提高到30 Hz,实现了电动负载模拟器的快速、高精度控制,验证了该控制策略的有效性。     

基于Creator的港口建模关键技术研究

随着虚拟现实技术不断地发展成熟,其逐渐广泛应用于社会各个领域,Creator作为优秀的建模工具,各种应用研究不断涌现。主要依托船舶操纵模拟器实验室的Polaris大型船舶操纵模拟器,结合模拟器训练海域的制作以及应用模拟器展开的海上交通建设科研项目,详细介绍基于MultiGen Creator的港口三维建模的关键技术。     

目标模拟器中目标运动的实现及位置精度的测量

红外目标模拟器是红外制导武器半实物仿真技术中的关键设备．目标模拟器所生成的红外模拟目标的动态角位置精度决定了半实物仿真实验结果的置信度．介绍了模拟目标的运动的实现方法，以及模拟目标动态角位置精度的测量方法，对模拟目标动态角位置精度的测量设备－光学动态测角仪的设计进行了讨论．并提供了测量结果。     

短波宽带信道动态软件仿真

针对高频无线信道多径、衰落、多普勒频移和频扩的特点,设计了基于Watterson模型的短波信道软件仿真算法,将多径时延和多普勒频移建模为满足高斯分布的随机变量,扩展了Watterson模型的适用条件与有效带宽。并结合短波信道模型,提出了一种新的短波宽带信道软件动态仿真模拟方法。应用Matlab实现了短波宽带信道的仿真,结果证明了算法的有效性。此算法可以方便地应用到短波信道半实物模拟器中,具有较好的理论与实际应用价值。     

船舶系泊状态下缆绳受力分析及形态仿真研究

为研究缆绳的受力分析及状态仿真,采用二维坐标法,建立在风、浪、流联合作用下缆绳的细长杆-微元模型。通过对缆绳的形态进行模拟,开发缆绳的形态仿真软件实现对缆绳受力和形态进行仿真,并优化程序得到模型的快速解算方法。结果表明,该研究可为航海模拟器的视景仿真中的缆绳形状、位置和姿态的仿真提供方法,也可为船舶系泊和缆绳受力分析研究提供技术支撑。     

歼击机空战机动的仿真建模研究

建立了现代歼击机空战机动仿真模型。该模型能够反映现代空战中歼击机运动特点及歼击机运动与机载雷达工作状态和空空导弹瞄准发射的关系。该模型计算的驾驶员操作程序提示信息能够满足驾驶员进行远、近距空战模拟的要求。利用该模型,在空战模拟器上实现了驾驶员参与的一对一超视距和近距空战模拟。仿真结果验证了模型的合理性和可行性。     

应用于飞行模拟器的电动伺服加载系统

飞行模拟器操纵负荷系统是飞行模拟器的重要组成部分，是向飞行员提供操纵力的人感系统。介绍了操纵负荷系统的仿真方法和全数字式操纵负荷系统的工作原理以及电动伺服加载系统的原理和结构特点．     

绳系拖拽系统半物理仿真实验装置设计与控制

为有效清除太空垃圾,模拟空间中对废弃卫星的回收过程,采用半物理实验技术对绳系收放装置进行地面试验考核,验证绳系收放控制系统的性能。半物理仿真是一种通过实物或物理模型与数学模型相结合进行仿真的技术,通过地面半物理仿真实验对空间任务进行先验,大大减少了空间实验的成本,可有效指导空间任务的设计与控制。首先,对绳系卫星拖拽过程进行动力学建模,明确了拖拽过程的任务目标,确立了绳系拖拽半物理系统的机械组成。其次,设计了全物理仿真单元为被动加载单元,卫星质量采用等效惯量转台模拟。然后,为模拟目标在绳系拖拽作用下的动力学状态,仿真加载单元由半物理仿真方式设计。最后,针对实际试验过程中存在的张力测量误差扰动,设计了基于模型预测控制的控制策略,为了对拖拽过程的张力和绳长精确控制,实验使用双闭环电机联合控制,通过模型预测控制的方式联合张力位置双电机仿真。结果表明,基于模型预测控制的张力误差精度为5%,从而验证了绳系收放控制系统对拖拽过程的控制有效性。     

船舶减摇鳍闭环成形滤波L2增益鲁棒控制

针对船舶横摇运动存在不确定参数摄动,模型误差和海浪强外界干扰等问题,提出了一种基于闭环成形滤波方法的船舶减摇鳍L_2增益鲁棒控制器设计方案。通过闭环成形滤波器的引入对系统模型的不确定参数摄动进行有效补偿控制。同时外界干扰也通过L_2增益鲁棒控制器设计方法进行了抑制,Lyapunov函数的引入更是在整个控制器设计过程中保证了控制器设计的稳定性。最后通过对育鲲轮在规则波与多向不规则波下的仿真对比实验结果表明:该减摇鳍控制方案具有结构简单,参数物理明确,易于实现,鲁棒性强和控制性能良好等优点,可在充分考虑系统鲁棒性和控制性能的条件下简化船舶减摇鳍控制器设计方案和控制器结构。     

基于最长航时的太阳能无人机操纵策略研究

针对不同操纵方式下太阳能无人机的能量获取与消耗问题,建立一种结合太阳能无人机飞行姿态与太阳辐射的能量获取模型和能量消耗模型。首先运用晴空模型作为飞行环境中的太阳辐射估算模型;其次通过无人机姿态、太阳方位和地球之间的关系推导了太阳能无人机的能量获取模型,并利用实验室数据建立太阳能无人机不同状态的飞行能量消耗模型;最终通过仿真得出不同操纵方式下相同任务路径的飞行航时。仿真实验结果表明,该方案布局太阳能无人机在3 000 m高空、50 m半径盘旋时,副翼操纵比差动操纵航时长7.19%,170 m半径盘旋时,2种操纵航时相当,600 m半径盘旋以及直线飞行时动力差动操纵比副翼操纵航时长约1.08%。     

近距离会遇时船舶避碰动态辅助模型

为了协助船员快速确定合理的避碰策略,本文通过将船舶操纵运动数学模型、控制算法以及避碰要素动态数学模型相结合,提出一种充分考虑船舶运动特性的近距离会遇时船舶避碰动态辅助模型。选取具有较高精度的3自由度分离型船舶运动模型(MMG模型)描述避碰过程中船舶操纵运动特性。将MMG模型等价变换得到非仿射纯反馈形式的船舶操纵运动控制系统,利用后推控制设计方法,并结合隐函数定理、中值定理、神经网络、动态面控制技术,设计了一种结构简单、效果良好的直接自适应控制算法。同时基于MMG模型特点,构建了准确适用的船舶避碰要素动态计算数学模型。利用2艘相距较近且处于交叉相遇局面的船舶进行避碰仿真和对比研究。结果表明:所提出的避碰动态辅助模型能准确描述避碰过程中船舶操纵运动轨迹,能计算出符合实际的船舶避碰要素数值,能够为船舶采取有效的避碰行动提供辅助支撑。     

汽车模拟驾驶模型与仿真的研究

在主动型驾驶模拟训练系统中 ,模拟驾驶舱各个操纵机构存在着多输入、多耦合、非线性的控制作用 ,而驾驶模拟训练要求驾驶动力学模型适于快速实时仿真 .本文使用拟合多项式描述汽车发动机负荷特性 ,提出结构简化的汽车速度和方向控制模型 .对模拟驾驶的仿真结构和学员操作的逻辑判断进行了讨论 ,通过对操纵机构输入的线性化处理 ,得到汽车行驶的仿真模型并选择快速仿真算法实现了所建模型 .实验结果表明 ,本文提出的理论模型和仿真算法是正确可行的     

汽车驾驶模拟器的研制

本文对模拟器的微机实时控制与计算机成像仿真系统的设计、控制模型和工作原理进行了研究,并将人机工程学应用于模拟器设计的全过程。通过模拟器与实车性能对比试验表明,其模拟性能接近于实车特性。本文对于进一步研制驾驶员-车辆-道路交通环境闭环人机仿真系统,为汽车性能和交通安全的研究提供了理论与实践的依据。     

船舶主机废热利用感应电机的最优控制

为了深入研究船舶节能减排技术,提出了感应电机在船舶主机废热利用系统中的最优控制策略．分析了涡轮增压器与感应电机组成的废热利用节能系统的动态特性,利用系统的动态模型设计了LQG最优控制器,实现了感应电机的能量回馈控制．数学仿真与半实物模拟试验的结果表明,利用可逆感应电机可改善涡轮增压器的动态性能,该控制方案有效协调转子转...     

海上起重作业交互式视景仿真与数值模拟

为建立准确的海上起重作业视景仿真系统,以"海洋石油201"起重船为研究对象,构建综合考虑海情海况、船舶动力定位系统、起重船压载系统等影响下的起重作业数学模型.综合应用虚拟现实技术、多通道数据交互技术、数值模拟技术以及半物理仿真技术,构建交互式三维动态虚拟场景.采用布利斯近似积分法对起重作业数学模型进行实时求解,在保证求解精度的基础上,实现了视景仿真系统的实时数据交互.仿真系统重点对起重作业过程中的船舶位移、船舶姿态角、吊物系统摆角和受力以及起重船受到的反作用力等参数的动态响应过程进行了仿真模拟,得到起重作业过程中船舶和吊物系统的运动规律.将仿真系统结果与海试数据进行对比,仿真系统偏差保持在10%以内,起重作业数学模型准确度满足仿真系统需求.视景仿真结果表明:仿真系统在保证精度的前提下,可以对海上起重作业的施工项目进行工程预演,能有效地降低海上起重作业风险,提高工程作业的安全性.