船舶操纵性模型辨识

以二阶Ｋ－Ｔ方程为基础,采用系统辨识方法,利用实船旋回试验和Ｚ航行试验的测试数据,确定船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立船舶操纵性数学模型。使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际接近,给出一种切实可行的Ｋ－Ｔ方程参数估计方法。数据处理结果表明,实船模型辨识手段明显优于传统试验方法。     

改进多新息卡尔曼滤波法辨识船舶响应模型

为在船舶自主航行控制中提供参数精确的船舶响应模型,本文提出一种改进的多新息扩展卡尔曼滤波参数辨识方法。引入遗忘因子以降低历史干扰数据的累积影响,并从理论上分析了改进后算法辨识的收敛性,证明了改进后的辨识算法在一定条件下有界收敛。为验证所提出辨识方法的有效性,本文在获取真实的模型船Z型试验数据基础上,将改进算法辨识方法与传统扩展卡尔曼滤波辨识方法进行对比,结果表明所提出的改进算法辨识的船舶响应模型参数更加精确,预报均方误差可达到2(°)2以下。     

船舶航行的模糊模型建模及航向控制

为了进一步对船舶行操舵控制的研究,应用模糊系统理论对船舶航行操舵控制建立了一个模糊模型;并彩神经网络方法对模糊模型的参数进行了辨识和估计,此模糊模型的建立使控制设计摆脱了数学模型,同时为下一步进行控制方案选择和设计打下了基础,仿真结果表明,船舶航行模糊模型及参数辨识方法是有效的,并给出针对某一船舶的模糊模型的具体形式;仿真结果也表明了船舶航行控制效果良好性。     

类多变量方程误差类系统的递阶多新息辨识方法

根据递阶辨识原理,研究了类多变量方程误差系统和类多变量方程误差ARMA系统递阶随机梯度方法和递阶梯度迭代方法、递阶最小二乘方法和递阶最小二乘迭代方法.进一步利用多新息辨识理论,推导了递阶多新息梯度辨识方法和递阶多新息最小二乘辨识方法.为减小计算量,推导了基于滤波的类多变量方程误差ARMA系统递阶辨识方法和递阶多新息辨识方法.讨论了几个典型辨识算法的计算量,并给出了计算参数估计的步骤.     

随浪中船舶横甩试验研究

根据自航模试验结果,讨论了船舶在正随浪中航行时横甩的发生与波浪环境和航行状态的关系.在此基础上,利用约束模试验,测量了作用于随浪航行的船体上的波浪摇艏力矩,据此分析了船舶发生随浪横甩的原因.     

苏通长江大桥建桥后航线规划研究

通过建立水流和船舶运动基本方程,与实船静水操纵性能试验比较,船舶操纵性指数与实测基本一致。苏通长江公路大桥的修建将改变原河段船舶航线。本文论述了运用该数学模型重新规划航线,并比较了建桥前后操纵参数的变化,以保障建桥后船舶安全航行。     

类多变量输出误差系统的耦合多新息辨识方法

辅助模型辨识思想、多新息辨识理论、耦合辨识概念是研究复杂多变量系统辨识的新理念和原理.将它们结合起来研究类多变量输出误差系统的辨识问题,提出了多元辅助模型辨识方法、多元辅助模型多新息辨识方法、变递推间隔多元辅助模型多新息辨识方法.为减小算法的计算量和提高参数估计精度,将系统模型分解为一些子辨识模型,应用辅助模型辨识思想、多新息辨识理论、耦合辨识概念,研究和推导了部分耦合辅助模型辨识方法、部分耦合辅助模型多新息辨识方法.讨论了几个典型辨识算法的计算量,给出了参数估计的计算步骤和计算流程图.     

《青岛科技大学学报(自然科学版)》第38卷(2017)总目次

递推辨识和迭代辨识构成了两大类辨识方法族。利用递阶辨识原理、多新息辨识理论,针对多频标准正弦信号的建模问题,提出了递阶梯度迭代参数估计方法、递阶多新息梯度迭代参数估计方法、递阶牛顿迭代参数估计方法等。给出了几个典型辨识算法的计算流程和计算步骤。文中的方法可以推广到其它多频信号模型的参数辨识。     

系统辨识(5):迭代搜索原理与辨识方法

递推辨识与迭代辨识构成了两类重要的参数估计方法.递推辨识的递推变量与时间有关,因而可以用于在线估计系统参数;迭代辨识的迭代变量是自然数,与客观世界的时间无关,通常用于离线估计系统参数.基于辅助模型辨识思想、多新息辨识理论、递阶辨识原理、耦合辨识概念等辨识方法都可以用递推算法和迭代算法实现.迭代方法渊源很早,如求解矩阵方...     

信号建模(6):多频信号模型的递阶迭代参数估计

递推辨识和迭代辨识构成了两大类辨识方法族。利用递阶辨识原理、多新息辨识理论,针对多频标准正弦信号的建模问题,提出了递阶梯度迭代参数估计方法、递阶多新息梯度迭代参数估计方法、递阶牛顿迭代参数估计方法等。给出了几个典型辨识算法的计算流程和计算步骤。文中的方法可以推广到其它多频信号模型的参数辨识。     

两种输入模型下的汽车逆问题分析

针对汽车操纵逆动力学的研究现状,提出了一种识别方向盘输入的新方法.建立了驾驶员-汽车二自由度闭环系统角输入模型和考虑转向系转动惯量的汽车三自由度力矩输入模型.通过角输入情况下,汽车沿蛇行线行驶以及力输入情况下的高速、小侧向加速度的正弦曲线行驶,利用径向基函数网络,分别建立了汽车横摆角速度、侧向加速度与方向盘转角以及汽车侧向加速度与方向盘力矩之间的映射关系.两种输入模型下的识别结果表明,识别值和仿真值比较吻合,因此利用径向基网络识别方向盘角输入和力矩输入的方法是可行的,并且具有识别精度高,运算速度快,抗噪能力强等优点.     

基于转向稳定性的汽车悬架协调优化

基于试验研究建立了某款车用磁流变阻尼器的数学模型。利用多体动力学仿真软件SIMPACK建立了某款乘用客车整车多体动力学模型和虚拟仿真环境。针对半主动悬架系统和转向系统对汽车操纵稳定性的影响,提出了一种PID神经网络协调控制器,并在Matlab环境中定义了半主动悬架协调控制器与整车多体动力学模型的数据交换接口,实现了汽车半主动悬架和转向系统的协调控制。仿真结果表明:PID神经网络协调控制策略可以抑制由悬架传递的振动,调节汽车转向时车身的横摆及侧倾运动,有效地解决了汽车悬架设计中操纵稳定性与行驶平顺性之间的矛盾。     

应用ADAMS/CAR二次开发模块研究汽车操纵稳定性

为了实现汽车产品的虚拟开发,利用ADAMS/CAR二次开发模块建立了国产某小客车的整车多体系统动力学仿真模型。按照国家相关整车操纵稳定性的试验评价方法和标准,重复进行了整车稳态、转向回正等几种典型工况的仿真试验与分析。对比实车试验测试结果,主要参数项的最大仿真误差均控制在10%以内。对于实车试验测试和仿真试验测试结果均不理想的性能指标,经过参数调整可以得到比较理想的仿真结果。     

用于车辆动力学实时仿真的转向力输入模型

基于某样车转向系统的具体结构,建立了考虑转向系统弹性和转向齿条动力学的转向力输入实时仿真模型。模型构建了由左右转向轮轴、左右横拉杆和转向齿条组成的完备动力学系统。建立起动、静两种摩擦状态下转向系统干摩擦的求解算法,较好地描述了转向系统干摩擦内在的非线性特性。仿真结果表明,所建模型能够较准确地模拟车辆的转向性能,描述转向干摩擦力学特性,满足实时性仿真要求,在车辆动力学的仿真分析中具有应用价值。     

汽车EPS回正工况模糊PID控制及试验

汽车转向盘回正时,存在回正不足和回正超调现象.为了增强汽车电动助力转向系统(EPS)的回正性能,建立了EPS系统动力学模型和汽车三自由度转向模型,设计了回正工况的模糊PID控制,进行了仿真分析和实车试验.结果表明:对回正工况采用模糊PID控制后,30 km/h时的最终残留角为6°,得到改善,60 km/h时的“摆头”现象得到明显抑制,回正不足或回正超调控制得到改善;满足系统的回正性能,提高了系统的鲁棒性能和驾驶手感.     

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.     

Modeling and designing for ship steering integrated simulator

The modeling of a ship steering integrated simulator(SSIS)applied to the design,debugging and maintenance of an autopilot is discussed.A nonlinear responsive model is proposed and applied to the design of SSIS.The SSIS generates real signals of the ship heading,the rudder angle,the ship position and the output to the autopilot.A variety of factors,such as ship speed variety,shallow water effect,nonlinearity of yaw and actuator,and environmental disturbances like wind,wave and current are considered carefully.Detailed formulas for calculating relevant parameters are provided.Taken a naval ship as an example,the physical-digital simulations on SSIS and the digital simulation on a Marine System Simulator(MSS)were conducted separately in various sailing conditions.Simulation results show that the simple nonlinear responsive model can be applied to ship motion control and simulation with sufficient accuracy and effectiveness.     

基于惯性导航和实时差分全球定位系统的汽车运动状态测试系统

为了准确评价汽车操纵稳定性等性能和建立高精度的汽车评价标准,针对汽车动态运行工况特点研究了一种基于INS/RTKDGPS组合导航原理的汽车测试系统,可用于汽车性能场地试验并能够实时精确测量完备的车辆运动状态参数。对系统各软件模块进行了介绍,并且通过实车试验验证了算法的准确性,从而为汽车操纵稳定性等性能评价提供了新设备和新方法。