一种正弦函数修饰的船舶航向保持策略

为了解决船舶在大风浪天气下转向舵机能量消耗大,航向不易保持,舵机磨损程度大的难题,在传统控制器PID的基础上加上非线性正弦函数进行修饰,以大连海事大学新下水船舶"育鹏"轮为船舶模型,建立了Norrbin船舶运动数学模型,在七级风浪海况下进行航向保持控制仿真实验。实验结果表明,在非线性修饰的情况下,舵机节能效果明显,鲁棒性能好,调整参数少,对控制器的设计具有指导意义。     

基于指数函数非线性反馈的船舶航向保持控制

为研究船舶航向保持控制问题,本文以“育鹏”轮为研究对象,建立了其非线性Nomoto船舶模型,设计了基于闭环增益成形算法的指数函数非线性反馈控制器,并以“育鹏”轮的非线性模型为被控制对象,用Matlab的Simulink工具箱进行系统仿真研究。系统仿真结果表明,建立的非线性Nomoto数学模型精度良好,设计的控制器进行船舶航向保持控制时效果优异,并且更节能。使用这种方法设计的控制器,可以很好地进行船舶航向保持控制,对今后的船舶运动仿真和控制器的设计具有重要意义。     

基于特征模型的船舶运动数学模型

为了获得形式简洁而精度较高的船舶运动数学模型,将航空航天领域的特征模型移植到航海领域.利用部分实船试验数据辨识出特征模型的参数,通过船舶Z形试验验证了在航海领域使用特征模型的可行性.该精度稍高于目前使用的Nomoto模型,且保留了其简洁的形式.     

船舶操纵性指数预报研究

为了对营运船舶的操纵性进行预报,基于SPSS软件的相关分析和统计功能,采用多项回归法对59艘船舶的K、T指数统计资料进行分析,得出具有一定精度的K′、T′指数估算公式.考虑船型数据之间非线性因素的影响,构造了四元二阶多项式回归模型.增加了渔船等中、小型船舶,使回归方程更具有普遍性.所构建的船舶操纵性指数回归模型较原有的回归模型将K′、T′的复相关系数精度分别提高了8.5%和7.2%,在保证原回归方程显著性的基础上兼顾了数据拟合的精度和回归多项式的简洁性.因此,该模型对操船者在航海实践中评估船舶的操纵性有一定的实用价值.     

船舶火灾监控新方法研究

为减少船舶火灾事故发生的概率,提高航运的安全性,提出了一种依靠计算机视觉技术监控船舶火灾的新方法,并通过C++编程将其实现。程序用DirectShow控制USB摄像头采集现场图像,用基于火焰动、静态特征的识别方法判断火灾,火灾发生时计算机能够进行实时声、像报警。编写的程序运行流畅,能够实现火灾监控任务,新监控方法可行。     

船舶转向过程中速度下降问题的研究

随着大型船舶的数量不断增长,船舶转向过程中的速降问题已引起人们的重视。戴维逊、Schoenherr等学者绘制了速降系数曲线图或给出了速降估算公式,但只能用于估算定常回转阶段速度V与转向前速度V0之比,对于船舶进入定常回转之前的过渡阶段的速度下降情况无法估算。本文把船舶的速降系数表征为船舶旋回性指数K′、船舶施加的舵角!以及航向改变量Δ"的函数关系,实现了对转向全过程的速降估算。以超大型油轮OPALIA号为例进行了速降的预报,取得了理想的效果,预报误差最大为14.6%,最小为0.3%。这表明,用多元回归分析的方法实现对船舶整个转向过程中速降的预报具有一定的可行性。     

离散型闭环增益成形算法及其应用

将闭环增益成形算法推广到离散系统中去。分别用Z变换、差分反演法和双线性变换给出一阶、二阶和三阶闭环增益成形算法的离散形式，然后针对船舶航向保持问题，在Matlab环境中进行了仿真研究。仿真结果表明，航向保持的跟踪速度快、没有超调，当模型参数改变时，控制器具有一定的鲁棒性，说明离散型闭环增益成形算法是有效的。     

精确反馈线性化在船舶航向保持器上的应用

现有的船舶航向保持器的设计大都采用Nomoto线性模型，而忽略了船舶操纵运动的非线性因素，因此航向控制的精度比较低。选择状态反馈精确线性化方法，将响应型船舶运动的非线性数学模型进行线性化，再利用基于闭环增益成形算法的鲁棒控制器进行控制，然后在Maflab的Simulink下进行系统仿真，仿真结果表明，所设计的基于闭环增益成形算法的控制器比基于LQR的控制器具有更好的控制能力。     

强风中普通商船动力定位的研究

为实现普通商船在强风浪中的动力定位,首先采取艏找风控制,然后使船舶保持顶风静止.该文采用基于闭环增益成形算法和精确反馈线性化算法的航向保持非线性鲁棒控制器与基于闭环增益成形算法的速度鲁棒控制器.建立了船舶顶风状态的非线性数学模型,为反映船舶在顶风静止状态的舵效,提出了等效船速的概念并推导出其计算公式.对处在强风(8级以上)、浪等扰动中的非线性船舶运动数学模型进行仿真,仿真曲线表明通过对船舶运动进行非线性鲁棒控制,实现了强风中普通商船的动力定位.