Global stable tracking control of underactuated ships with input saturation

In this paper, tracking control of underactuated ship in the presence of input saturation is addressed. By dividing the tracking error dynamic system into a cascade of two subsystems, the torques in surge and yaw axes are designed separately using the backstepping technique. More specifically, we design the yaw axis torque in such a way that its corresponding subsystem is finite time stable, which makes it to be de-coupled from the second subsystem after a finite time. This enables us to design the torque in the surge axis independently. It is shown that the closed-loop system is stable and the mean-square tracking errors can be made arbitrarily small by choosing design parameters. Simulation results also verify the effectiveness of the proposed scheme.     

Multibody simulation tool for the calculation of lashing loads on RoRo ships

Approximately 80% of the international transport of goods is carried on by means of ships. A large portion of the transport capacity is represented by Roll-on-Roll-off (RoRo) ships. Especially in Europe this is a relevant potential for the RoRo segment. Consequently, the design and construction of RoRo ships plays an increasing role for German shipyards and their suppliers. In order to make the loading and unloading procedure of trailer economically more competitive, ship owners would like to improve the lashing of trailers on the ship. On the basis of a multibody system formalism, a software tool has been developed which allows for an optimization of the loading of trailers on RoRo ships. Commemorative Contribution.     

船舶电力推进系统稳定性分析

为获得变频驱动感应电机调速系统低频振荡产生的原因,以实验室一套船舶电力推进系统为例展开研究。建立了基于小扰动的感应电机、变频器及船舶电力推进系统的数学模型,分析了死区时间对系统稳定性的影响。利用根轨迹分析方法,通过解析计算与仿真分析绘制了系统的不稳定区域。讨论了电机定子电阻和漏感变化对系统稳定区域的影响,进行了试验验证,试验结果与解析计算得到的不稳定区域吻合较好,证明所建立的船舶电力推进系统小扰动数学模型以及采用的系统稳定性分析方法是正确可行的。     

基于Backstepping的欠驱动船舶神经滑模航迹控制

在外界干扰和参数不确定的情况下,设计一种基于Backstepping的自适应神经滑模控制器对欠驱动船舶神经滑模航迹进行控制。采用趋近律的滑模控制,抑制常规滑模的固定切换增益系数带来的抖振现象;利用神经网络辨识对象,减少趋近律滑模控制对对象模型参数的依赖。以某实习船为例进行仿真,结果表明:在标称参数下,所设计的控制器能够有效跟踪设定的航迹并抑制常规滑模控制器的抖振现象;在外部环境扰动以及参数摄动的情况下,仍然能够实现较好的控制,表现出强鲁棒性。     

Semi‐global output feedback tracking control for fully actuated ships

An output feedback trajectory tracking controller for a kind of 3 degrees of freedom (DOF) ship motion nonlinear model is designed. The closed‐loop control system is proven to be uniformly semi‐globally exponential stable with a separate stability result for the observer by applying nonlinear cascaded system theory. Simulation results on a model ship, Cybership II, are presented to validate the proposed control scheme. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

欠驱动船舶路径跟踪的神经网络稳定自适应控制

针对三自由度欠驱动船舶模型参数不确定的路径跟踪问题, 设计了神经网络稳定自适应控制器. 首先应用微分同胚等效变换和Lyapunov直接法设计参考航向和参考速度, 然后对船舶模型参数不确定的操纵环路和推进环路分别设计神经网络稳定自适应控制器跟踪参考航向和参考速度, 并对外界风浪流干扰进行自适应补偿.Lyapunov稳定性分析证明了船舶路径跟踪闭环系统的所有误差信号一致最终有界. 仿真研究验证了神经网络稳定自适应路径跟踪器的有效性.     

信息作战环境下舰船无源定位系统设计与实现

信息作战环境下,对我方舰船位置坐标与敌方舰船所在地理位置坐标进行准确、快速定位是定位系统设计的必备条件;传统舰船上使用的舰船定位系统存在定位源信号追踪稳定性差、恶劣环境下的定位信号搜索域范围小、定位波反干扰性差等一系列的问题;通过深度的研究分析,提出信息作战环境下舰船无源定位系统设计;采用三维立体空间定位单元、广域GPNS信号检索模组与谐波振频反干扰技术,实现作战环境下舰船无源定位系统设计;对作战环境下舰船无源定位系统的设计进行仿真实验测试;仿真实验测试证明,提出的信息作战环境下舰船无源定位系统设计具有定位速度快、坐标定位准、定位源抗干扰性强的优点,满足当今恶劣的信息作战环境,能够达到无源定位的目的。     

小波变换用于舰船辐射噪声调制信息检测

应用小波分析从舰船辐射噪声中提取调制信息,进行了仿真研究,供舰船识别利用.首先讨论了舰船辐射噪声的产生机理、构成和频率特性,指出螺旋桨噪声的振幅存在周期性调制.其次利用小波的多分辨分析的方法,在中低信噪比条件下,仿真实现了调制信号和舰船辐射噪声的分离.其结果表明,相对于传统DEMON分析,利用小波以及希尔伯特变换可以更快更好地提取舰船辐射噪声的调制信息.在水声信号处理领域,小波变换对于舰船调制信息提取是一种有效手段.     

一种贝叶斯目标选择算法

为了解决多假目标干扰环境下的舰艇编队目标选择问题,在线性高斯假设下,建立了编队目标运动模型和量测模型,并基于贝叶斯方法推导了复合假设后验概率,提出了一种反舰导弹目标选择算法。该算法充分利用了导弹导航位置误差、编队机动和队形等信息,并且适用于量测噪声方差不同的实际情况。同时,为了降低算法的计算复杂度,设计了基于队形的预滤波器,大大削减了复合假设数量。算例仿真表明,该算法具有优良的性能,显著提高了编队目标正确选择概率。     

船舶余热动力回收系统的优化及热线图的比较

本文建立了船舶余热动力回收系统热力学参数优化的计算模型,讨论了系统热线图的评价指标.通过对一实际船舶余热动力回收系统的检验计算,证明了该优化计算模型的正确性.在此基础上,从系统的经济学和热力学两方面出发,对常用几种典型的余热动力回收系统热线图进行了研究,指出了各自的应用范围和优缺点.