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。     

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。     

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.     

船舶航向保持的鲁棒神经网络控制

设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统.这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力、非线性函数映射能力和闭环增益成形算法的鲁棒性结合起来,改善了系统的鲁棒性能.这种方法设计过程简单,物理意义明显.     

不对称信息理论在船舶运动控制中的应用

本文介绍了不对称信息理论，并针对舵阻摇控制系统，通过简化鲁棒控制算法和改进舵机执行机构性能，增加信息的传递量，在提高系统鲁棒性能的基础上，使该算法成为实际工程上可用的算法。闭环增益成形算法采用闭环系统中具有工程意义的参数直接构造出鲁棒控制器，其设计过程简单，且物理意义明晰。从仿真结果可以看出：当信息传递充分时，航向保持效果大大改善，打舵的频率和幅值明显降低，同时也较为节能。     

基于闭环增益成形的鲁棒PID算法及在液位控制中的应用

基于闭环增益成形算法给出鲁棒 PID算法 ,并将之应用于水箱液位的控制中。比较本文鲁棒 PID算法和文献 [1 ]模糊控制算法的仿真结果 ,得出前者的控制性能优于后者 ,同时具有良好的鲁棒稳定性。本文提出的鲁棒 PID算法简单、实用。     

船舶试验观测数据提取系统的开发

为了从船舶试验海量数据中提取出有用信息,用VB编程实现了船舶试验观测数据提取系统。该系统可以将全部以NMEA0183格式输出的航海仪器输出数据按需要提取出有用数据,数据文件查找及存盘采用标准的Windows图形界面,程序采用了多线程编程技术,能实时显示提取的数据,并设计了进度条,显示数据提取的进度。系统具有简单省时易用的特点．使科研人员从大量的数据中手动提取所需数据的繁重工作中解脱出来。     

水翼艇纵向运动多变量鲁棒控制

为了提高水翼艇纵向运动控制的鲁棒性,采用MIMO闭环增益成形算法设计了鲁棒控制器.给出了水翼艇纵向运动传递函数形式的数学模型,通过镜像映射方法将不稳定模型转换成稳定的数学模型.仿真结果表明,所设计的鲁棒控制器将纵摇角降至了原来的25%并对模型摄动具有鲁棒性.     

舵鳍联合非线性数学模型的建立及仿真

针对船舶运动的非线性本质,为舵鳍联合系统建立了具有通用性的非线性数学模型.首先基于MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)的建模思想,建立一个包含风、浪、流十扰的4自由度舵鳍联合非线性数学模型,并详细给出了模型涉及的参数及流体动力导数的计算公式.然后利用该模型对"Hual Trooper"号汽车运输船及"Belnor"号散货运输船进行同转试验及Z彤试验的仿真,得到了一系列与实船试验曲线接近的仿真曲线.仿真结果说明了该模型的止确性和工程可行性.     

船舶航迹舵系统的设计与实现

以工控机为主要硬件载体,利用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)设计舵角反馈单元代替实际复杂液压舵机系统,采用总线实现硬件设备间的通信连接。通过搭建分离型船舶运动数学模型(Manoeuvring Mathematical Model Group, MMG)设计仿真调试器,为航迹舵的运行提供航向和位置信号。基于Visual Basic.Net在Windows环境中开发软件系统,实现了6种工作模式、航线编辑、在线监测与报警和系统菜单设置等功能。基于混合仿真思想,以“育鲲”轮为被控对象,在海洋干扰条件下对航迹舵系统的有效性进行检验。试验结果表明：船舶航迹舵能实现对计划航线的准确跟踪,且航向稳态误差小于3°,航迹稳态误差小于30 m。该航迹舵系统的实现对船舶的智能化发展和国产航迹舵的研发具有一定的促进作用。