智能船舶航行功能测试验证的方法体系

  目的  智能航行控制系统作为智能船舶的大脑和中枢,其控制性能的好坏直接决定船舶航行的安全性和经济性,因此需要对船舶智能航行控制系统进行验证。面向智能船舶智能航行控制系统的验证问题,提出一种通用型验证平台——变稳船。  方法  首先,基于模型跟随原理提出一种变稳船系统架构,分析智能船舶三自由度上的运动特性,然后根据三自由度变稳目标定义位置变稳误差,采用滑模控制技术设计变稳控制器,最后,在Matlab软件中进行仿真验证。  结果  结果显示,提出的变稳控制方法能够有效跟踪模拟待模拟船,实现变稳性能。  结论  所做研究可为智能航行控制系统的验证提供新的思路。     

基于物联网技术的无人船智能航行控制系统设计与实现

随着智能时代的来临,船舶的智能化、无人化逐渐成为工业界和学术界的关注重点,无人船(Unmanned Surface Vessel,USV)也随之应运而生。基于物联网技术,设计并实现了无人船智能航行控制的演示验证系统,该系统以STM32为主控核心;采用窄带物联网NB-Io T技术和AIS构建船-岸通信链路;采用多种传感器实现船舶自身和环境信息的智能感知;提出一种基于响应式禁忌搜索的PID参数自适应整定航迹控制算法,实现无人船的路径跟随功能;基于Android平台开发岸基支持中心显控软件,实现无人船远程操控、监测和数据共享功能。最后通过真实环境试验验证了系统设计的可行性和航迹控制算法的有效性。     

智能船舶主要技术分析与小型无人船研发

中国船舶航运事业正面临时代更迭以及新技术快速发展的严峻挑战。该文在智能船舶与智能机舱的涵义界定进行比较研究的基础上,分析了大数据挖掘处理技术、船机信息感知技术、无人船技术、智能机舱技术等主要智能船舶机电应用技术的特点和应用情况。小型无人船"芙蓉号"的试验研发,进行了方案设计、功能与硬件设计、算法优化和实船试验等方面的工作,对无人船技术研发有创新引领和经验积累作用。     

内河船舶智能航行系统设计与实现

为进一步提高内河船舶的智能化和信息化水平,定义面向内河的船舶智能航行系统的概念,提出智能航行系统的框架结构。根据船舶通导设备及岸基云服务平台提供的信息支撑,设计12种智能预报警的类型、语音服务内容和图标,介绍偏航及桥区等智能预报警的算法流程,并最终展示语音、警报灯和图标3种形式的智能预报警显示效果。该系统可实现船舶航行全过程中的智能预报警功能。     

Survey of ship platoon cooperative control北大核心CSCD

船舶列队是未来水路运输的重要方式。分析船舶列队协同控制的特点和原理;从船−岸协同交互、列队控制模型、列队运动控制、列队典型应用等4个方面分别进行现状分析与梳理。总结当前船舶列队控制技术瓶颈,包括人机共驾控制、列队控制运动不确定性建模、列队协同控制一致性、通信受限下船舶列队鲁棒控制及一致性控制等。最后,指出未来的船舶列队协同控制发展,应重点解决基于数据驱动与机理融合的列队运动建模、基于生物群体机制的船舶列队控制、基于分层控制的船舶列队控制等关键问题。     

智能船舶船岸一体视频远程管理系统设计应用

针对目前船舶事故频发且船舶管理手段不足给船东造成了较大的经济和品牌价值损失的问题,设计符合智能船舶要求的船岸一体视频远程管理系统,以高性能视频压缩硬件模块为核心,搭载配套应用系统,实现船岸数据的轻量化传输,系统的实船应用表明,在当前海事卫星低带宽信道工况下,船东仍可在岸基通过流畅的视频对船舶进行监控.     

小型内河船舶稳性校核的简化

我们知道,倾斜试验的目的在于确定船舶空船的重心位置,根据求得的重心位置Z_g,通过运算来校核船舶的稳性。这种方法在内河船舶建造业中,几乎是校核、检验船舶稳性的唯一实践方法。用这种方法校核船舶稳性,必须拥有齐全的船舶性能资料,如型线图、总布置图、静水力曲线及邦戎曲线等,否则很难得到精确的船舶稳性结果。当然对于一些新设计建造的船舶,或拥有齐全性能资料的现有船舶,这是毫不费事的。但     

基于Bech模型的船舶航向离散变结构控制

采用带不确定项的Bech模型可以更好地反映船舶运动的非线性特性以及不确定因素对船舶运动的影响。在Bech模型中增加不确定项，采用离散变结构控制理论设计船舶航向控制器。针对传统设计方法稳态抖振的缺点，提出一种新型的离散趋近律，可以消除传统趋近律自身参数导致的抖振。设计扰动估计器，能够自适应估计不确定因素对系统的影响，只要不确定因素的变化率有界，即可保证闭环系统的鲁棒稳定性，特别是对于幔变不确定性，具有很高的估计精度。仿真结果表明，所设计的离散变结构控制器可以快速准确地跟踪设定航向，并对参数摄动和外部干扰具有很强的鲁棒性。     

船舶航行稳性监控系统的设计

船舶航行稳性监控系统的设计,目的是为了实现集成智能船舶,达到航行稳性的自动控制。系统的设计方法是以微机控制为中心,通过压力电传感器、燃油驳油泵、淡水输送泵的自动启停控制、集成报警系统和CAN总线数据传输等组成的。控制系统主要包括硬件开发和软件逻辑设计两部分,监控系统的功能是程序设计和控制参数之间的逻辑设计来实现。船舶航行稳性监控系统的设计就是利用现代网络技术、报警监控和集成智能技术进行设计,解决船舶航行稳性问题,通过对小型船舶模拟实验进行测试,效果比较好。使船舶的航行更加智能、更加安全,具有实际参考意义。     

智能船舶航行功能测试验证的方法体系

智能船舶航行技术发展的核心在于构建从辅助决策到自主驾控的完整软硬件系统,实现人工驾驶到智能驾驶的演化,而核心技术的突破与软硬件系统的研发离不开完善的测试验证体系和健全的规范标准.对目前国内外智能船舶测试场现状进行综述,对以性能、能效、信息、智能为对象的智能船舶航行功能测试构想进行解析,最终提出以虚拟仿真为初试、模型测试...     

无人船时代船舶安全风险因素的转变

聚焦无人船时代船舶安全风险因素较传统模式下的转变,探讨随着从有人在船到无人值守的发展过程中,哪些以往未被重视的指标会影响无人船的安全。综述国内外无人船发展现状,介绍无人船的典型成果。基于全球海上事故数据分析传统航运业中作为威胁船舶安全主要因素之一的人为因素带来的影响。在此基础上,探讨未来无人船时代可能影响船舶安全的主要风险因素,为今后无人船风险因素判定相关研究提供思路。     

一种基于扩展状态观测器的智能船舶Nomoto模型参数辨识方法北大核心CSCD

[目的]为了支持制导、导航、控制等船舶智能化技术的测试验证平台的搭建,利用系统辨识技术得到高精度的智能船舶野本(Nomoto)运动模型参数。[方法]充分结合扩展状态观测器(ESO)以及鲁棒加权最小二乘支持向量回归(RW-LSSVR)算法的优势,提出一种高效低成本的混合参数辨识方法。为解决模型参数辨识中无法直接有效获取某些状态量的问题,构建了基于ESO的状态估计方法。基于估计方法与直接测量的船舶运动状态量,采用具有较强抗异常值干扰的RW-LSSVR对智能船舶二阶线性Nomoto运动模型参数进行辨识。以已知模型的两艘船舶为测验对象,对所提参数估计与辨识方法进行综合测验。[结果]在利用较少传感器的情况下,通过ESO可较精确地估计出非直接测量的船舶运动状态量,并且利用RW-LSSVR辨识得到的参数值十分接近标准值。[结论]利用所提方法获得的估计状态可用于参数辨识,并且辨识模型具有较好的泛化性。     

船舶肘板拓扑优化设计北大核心CSCD

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。     

滑模变结构理论在船舶减摇鳍中的应用

以船舶减摇鳍控制系统为研究对象,将滑模变结构理论应用于船舶减摇鳍控制系统,提出一种减摇鳍滑模变结构控制器并完成该控制器的理论实现;基于船舶横摇运动的线性方程,对不同浪向下的船舶横摇运动进行系统仿真。结果表明:与常规PID控制相比,滑模变结构控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

南极磷虾拖网加工船双桁架系统设计北大核心CSCD

[目的]为了提高南极磷虾拖网加工船的捕捞效率,避免拖网内磷虾长时间相互挤压以保护其虾体品质,[方法]提出一种相较于常规南极磷虾尾拖网捕捞效率更高的新型双支架桁杆拖网设计方案。通过系统结构建模方法,对双桁架系统在吊放和作业状态下的受力与结构进行仿真分析,得到拖网绞车与桁杆的距离,以及水平定位钢缆与桁杆距离的限制范围,从而避免双桁架结构的构件发生受力突变,确保拖网钢缆和水平定位钢缆在捕捞作业时的有效性。[结果]仿真结果显示,采用该双桁架系统能够在提高南极磷虾捕捞加工效率的同时确保系统结构的安全性。[结论]该双桁架系统可作为未来我国南极磷虾拖网加工船桁架设计的优选方案。     

基于8051单片机的船舶稳性自动检测系统设计

以8051单片机为核心处理器,设计了船舶稳性自动检测系统.该系统中有1个随船舶横摇的扇摆,当扇摆经过红外光电检测开关时,光电开关会输出同船舶横摇周期一致的开关信号,开关信号经过单片机处理后可以检测出船舶横摇周期.结合输入的其他船舶参数,单片机可以计算出船舶稳性参数GM.通过观察GM值的极端变化可以判断出船舶稳性的变化情况,从而保证船舶的航行安全.     

基于蝗虫优化算法的大型运输船舶自适应控制北大核心CSCD

[目的]海上航行环境随机复杂多变,而智能自主航行是大型远洋运输船舶发展的重要趋势,为此,提出一种新的自适应控制方法。[方法]首先,基于蝗虫优化算法(GOA),将线性二次型调节器(LQR)控制方法与一阶动态积分滑模控制方法相融合;然后,结合实时监测波浪干扰力的非线性无源估计器,将船舶高、低频运动信号进行分离;最后,与LQR控制方法和一阶动态积分滑模控制方法进行仿真对比。[结果]结果显示,新的控制方法具有更好的瞬态和稳态跟踪性能,在不同的海况下能够克服随机波浪的影响,具有较强的鲁棒性。[结论]新的控制方法具有复杂环境下的自适应调节能力,且控制响应快、精度高、无效操舵少,能极大地提高大型运输船舶的航行效率、安全性和稳定性。     

基于变结构控制理论的船舶非线性控制仿真研究

为厂提高船舶的航行安全性以及航行中的舒适性．设计了舵鳍联合减摇控制器。分析了船舶运动的非线性模型，根据实际情况进行假设，得到了船舶舵鳍联合减摇控制系统的状态方程，把非线性船舶鳍联合控制模型转化为可控正则型；将船舶运动模型看作是由横摇、艏摇、横荡3个子系统构成的大系统．进行了舵鳍联合控制，设计了分散变结构控制器，最后针对这类控制器进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明：舵鳍联合控制器能够很好的抑制船舶的横摇和艏摇，并能尽可能大的减小横荡。     

智能船舶研发风险分析与控制

针对智能船舶研发的风险问题,在介绍智能船舶的概念及智能船舶特点的基础上,通过系统分析智能船舶研发的各种风险,着重从技术和财务2个方面分析风险的因素,提出风险控制的相关对策和措施,为我国企业研发智能船舶进行风险控制提供参考.     

智能船舶的系统设计与研究

随着航运技术发展,船舶信息化程度逐渐增强,对船员的能力要求也越来越高。目前,对船舶运行状态的判断还是以船员的经验和理论知识为主,如果决策失误,势必对船舶造成损失。针对这一情况,提出基于智能信息处理的智能船舶。智能船舶利用信息化技术,实现智能化感知、分析、判断、决策和控制,最终达到降低人为因素导致的事故,保证船舶安全航行的目的。本文研究面向应用的集成智能船舶信息处理系统,提出基于神经网络的趋势预测模型和基于模糊神经网络的故障诊断模型,最后给出仿真结果。