舵减横摇研究综述

舵减横摇系统是当今世界新发展起来的一种减摇系统,它具有结构简单,成本低廉,应用广泛等优点。本文就舵减横摇系统的可行性、数学模型和控制方法以及国内外研究和应用前景作了综合介绍和评价。     

基于遭遇角决策的并行双模切换舵减摇控制

结合舵减摇控制中通用线性模型与模糊线性模型的优缺点,采用了一种根据遭遇角的不同自动切换控制器设计模型的并行双模切换舵减摇控制方案。为在线自动辨识遭遇角,提出基于横摇功率谱密度柱状图的神经网络辨识方法。仿真结果表明,该方法辨识精度较高,且比传统重心法节省了在线计算量与存储数据库所需的存储空间,简化了辨识流程。     

自适应准则的舵减横摇控制系统的仿真研究

本文根据舵减横摇系统的模型结构及控制系统的各项要求,提出了自适应控制准则,借用人工智能和模糊控制思想,将操舵系统的限定、操纵者的要求和外界环境的变化归纳为加权阵的改变上,然后根据变化后的加权阵通过求解黎卡提方程得到最优控制量Ｕ＝－Ｋ＊Ｘ,以实现最优控制。作者在计算机上对该系统进行仿真试验,得到了令人满意的结论。     

减摇鳍-减摇水舱综合减摇实验装置的研究

采用了减摇鳍-减摇水舱综合减摇的数学模型,对综合减摇数学模型在实验装置上的实现方法进行了分析。通过用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法可以实现台架模拟船舶的横摇运动,通过对船舶-水舱系统数学模型的分析,可用近似二项式替代的方法来简化船舶-水舱系统数学模型,并通过仿真选出了较理想的近似参数值,使综合减摇数学模型在实验装置上的实现成为可能。通过对综合减摇理论数学模型和综合减摇实验装置模型的仿真分析,可以看出两者有较好的相似性,说明用文中综合减摇实验装置来模拟综合减摇系统的实现方法是可行的。     

用Matlab实现减摇鳍模糊控制器仿真

基于Conolly理论建立了船舶模型,以横摇角和横摇角速度为输入量,鳍角为输出量,应用模糊控制理论设计了减摇鳍模糊控制器;利用Matlab的fuzzylogic工具箱针对不同海情对控制器进行了仿真.结果表明,减摇鳍模糊控制器与传统PID控制器相比具有更好的控制效果.     

舰船鳍减横摇控制算法与控制参数设计

针对舰船横摇运动线性二阶模型,利用最优控制得到了减横摇控制参数的计算公式,考虑航行速度的影响说明了如何调整参数,讨论并通过仿真实验验证了性能指标函数中加权因子对横摇的影响。     

减摇鳍模糊免疫自适应PID控制器设计及仿真研究

针对船舶横摇的非线性模型,利用免疫反馈机理,设计了一种减摇鳍模糊免疫自适应PID控制器。控制器将模糊控制与PID控制相结合,采用Fuzzy推理,对非线性函数进行模糊逼近,用模糊免疫P调节器实时整定PID控制器的比例增益,采用常规模糊控制器在线调整免疫PID控制器的积分时间常数和微分时间常数。通过对船舶减摇鳍控制系统的仿真,可以看出采用模糊免疫自适应PID控制器其控制效果远优于常规PID控制器,使减摇鳍的减摇效果得到显著提高。     

船舶横甩吸引域的数值研究

建立了某型船在船体水动力和螺旋桨推力和自动舵作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性艏摇运动微分方程模型 ,以船速、船波偏角和自动舵参数为变参数 ,运用数值积分和胞映射分析相结合的方法 ,研究了随浪中船舶的横甩吸引域 .     

磁粉离合器横摇激振装置

一、前言近来有越来越多的注意力集中在非线性横摇问题上,这是因为船舶的大角度横摇问题还需要进行充分的研究。在这里我们介绍一种宜于进行船模大角度横摇实验研究的装置——磁粉离合器横摇激振仪,它具有如下特性: 1.通过信号发生器可以准确地控制激振力矩的函数形式和大小; 2.通过控制激磁电流,可以保持等幅值的激振力矩,基本不受船模和装置之间相对运动的影响。即激振力矩幅不随船模的运动而变化; 3.对于正弦激振力矩,可以精确的分辩和控制其频率到步长为0.001赫芝,并能获得比较稳定的船模横摇运动的幅值和相位。船模在规则波中小阻尼的非线性横摇的显著特点之一是幅频曲线和相频曲线的跳跃     

潜艇变深运动的变结构控制研究

采用变结构控制方法.考虑舵的响应特性,对潜艇变深控制进行了仿真研究.给出变结构控制的切换函教和控制律的设计方法,分析了各控制参数对控制性能的影响,以及舵的响应特性对控制性能的影响.仿真结果表明.变结构控制对潜艇变深运动具有良好的控制作用,且具有良好的鲁棒性.     

基于T-S模型的非线性系统主从控制器设计

针对同时具有输出和输入非线性的系统,通过中间虚拟控制量的设置,转化为两个非线性子系统的串联,从而简化系统结构并解决最终控制量不宜直接获取的问题。针对无人水面艇的航迹和横摇控制,设计了基于反演控制的从控制器,实现了输入非线性中虚拟控制量到舵角的映射,通过T-S模型将输出非线性系统,转化为线性时变系统,并考虑舵机的角度与角速度约束,设计了广义预测主控制器。该方法不仅简化了系统结构,同时仿真结果表明,所设计的主从控制器可以获得较好的控制效果。     

潜艇定深运动的自适应模糊控制研究

针对潜艇定深运动过程中存在非线性、时变参数、复杂干扰的特点,提出了一种基于神经网络的自适应模糊控制器,并采用学习速率自调整的EBP算法对模糊控制器进行了在线调整.仿真结果表明,该控制器能辨别出潜艇的平衡舵角,与常规的PID控制相比,具有抗干扰能力强、响应速度快、精度高等优点.     

离散变速趋近律抖振机理及鲁棒性研究

研究基于离散变速趋近律的变结构控制设计问题.利用不等式形式到达条件研究变速趋近律的抖振机理,并对其鲁棒性进行分析.研究结果表明,只要不确定因素有界,即可保证闭环系统的鲁棒稳定性,而通过调整变速趋近律自身参数,可以避免抖振并使系统具有良好的动态品质.将理论成果用于某型船舶航向自动舵的设计,实验结果证实了它的有效性.     

风作用下缆船拖带非线性系统运动数值模拟

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖点位置匹配的方法,建立了拖船—拖缆—被拖船系统的非线性整体拖带动力学模型.为了考察被拖船航向稳定性与横向稳性的关系以及风载荷作用的影响,被拖船采用水平面四自由度运动方程,并引入了风的作用力和力矩.拖船采用PD控制方法较真实地模拟了拖船航向改变的运动过程.对一个拖船—拖缆—被拖船系统(5 000 t的拖船和3 000 t的被拖船)在时域内进行了风作用下拖带运动的模拟.计算结果表明,风力增大拖带航向稳定性降低,拖带航向稳定是横向稳的必要条件.数值计算结果归纳出判别被拖带船航向稳定性的极坐标图,该极坐标图表明顶风航行较顺风具有较强拖带航向稳定能力,但是拖带航向稳定性区域很小,而顺风和顺斜风拖带比顶斜风具有更大的拖带航向稳定性区域.     

舰船航向保持的变结构控制及仿真

运用变结构控制理论和计算机仿真技术研究舰船航向保持过程的变结构控制问题,针对舰船定向航行要求航向准、舵角小的控制特点,采用二次型最优控制方法设计滑动模态超平面,设计了满足滑模超平面到达条件的指数趋近律,导出了对应的控制律。同时,为进行比较研究,设计了PID控制器并整定了相关参数。理论分析与仿真研究表明:对于舰船定向航行,变结构控制方案正确可行,控制效果优于PID控制方案。     

复杂外形导弹出水过程空化流数值计算研究

基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出了一种复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行了分析。结果表明,出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后空泡脱落与振荡的影响将更为显著；肩部在15m/s出水时产生空化并随速度上升而迅速增长, - 攻角时肩空化非对称性显现；舵面空化受出水速度影响较小, 攻角以下时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角超过 后空化面积迅速增长至50%以上；减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。