船舶结构力学的新近进展

本文基于国际船舶与离岸结构会议第11届大会的技术报告,论述船舶结构力学的新近进展。文中介绍了船舶结构力学的研究范围不断扩大,结构设计目标多元化,可靠性分析方法的建立和应用,数值计算方法的广泛采用,非线性分析的深入,水弹性力学受到重视,复合材料的应用,材料和工艺因素对船舶结构的影响等方面的进展。     

船舶结构可靠性研究现状

从载荷、承载能力和可靠性分析方法3个方面综述了船舶结构可靠性研究的发展状况,并对今后的研究方向提出了建议.     

一种新的变结构控制方案及其在船舶操纵中的应用

船舶的操纵与控制问题可以归结为一个四阶线性系统在环境干扰、参数摄动与建模误差同时存在时的状态空间控制问题。传统的变结构控制应用于船舶操纵系统易导致频繁来回操舵。本文研究一种连续的变结构控制方案,进一步讨论了其稳定性及优点,并将其引入限制水域的船舶操纵中。仿真表明,它可以完全抑制频繁来回操舵或抖振,并可得到较理想的控制效果。     

智能控制理论与船舶系统综述

简要综述了智能控制的主要研究成果,分析了其在船舶系统中的应用领域,提出了几个重要的研究课题。     

角速率火控系统倾斜修正问题的研究

倾斜修正是角速率火控系统研究、设计和生产中的一个重要课题。本文首先明确了几个基本概念,然后给出倾斜修正的计算方案,最后,应用四元数理论解决计算方案的工程实现问题。     

基于深度学习的智能船舶轻量化水面障碍物视觉检测与测距方法

针对智能船舶的自主航行障碍物视觉快速检测与测距需求,提出一种基于深度学习的智能船舶轻量化水面障碍物视觉检测与测距方法。从障碍物检测速度和计算量的角度出发,该方法可提升智能船舶环境感知能力。首先,针对障碍物检测问题,在Yolov4检测模型的框架下,构建基于MobileNet特征提取网络的DIS-Yolo水面障碍物检测模型,实现模型网络结构的轻量化改进。其次,针对障碍物测距问题,基于所构建的障碍物检测模型和COMS成像模型,提出水面障碍物测距机制,实现水面障碍物的高精度测距。最后,通过模拟实验验证所改进模型的有效性与测距函数的精确度。所提出的方法可提升智能船舶的航行安全性,同时可为智能船舶环境感知需求提供新的思路。     

基于航迹挖掘的船舶行为估计方法及软件实现

船舶活动规律分析尤其是船舶的行为研判问题,一直是研究的难点。聚焦船舶的活动规律分析问题,提出了一种基于大量船舶历史航迹聚类的频繁模式挖掘方法,用于对船舶未来行为进行估计,并给出了软件实现。首先提出航迹的综合相似性度量方法,并介绍基于航迹聚类的频繁模式挖掘含义;其次对经典密度聚类算法进行适应性改造,给出基于综合相似性的聚类算法的实施方法;然后,提取虚拟主干航迹计算最相似簇,经统计得出对当前船舶行为的估计结果;最后,给出了基于C/S架构的软件总体设计和试验效果。试验表明该方法能够给出航迹关联行为描述,软件得到的行为估计结果能够辅助研判。     

复杂海战场环境下AUV全局路径规划方法

针对无人自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在复杂海战场环境中路径规划时环境模型复杂、约束条件多的情况,建立了包括战场地形、敌方威胁、障碍物和海流场等在内的比较完善的海战场环境模型.以AUV航行时间、威胁时间最短为优化目标,给出了一种基于振荡型入侵野草优化(Invasiv...     

基于AKF的无人水翼航行器纵向姿态控制研究

无人水翼航行器在运行过程中会受到海浪干扰,使得无人水翼航行器姿态控制效果变差,而传统卡尔曼滤波(KF)过程噪声矩阵为固定值,在复杂海况下滤波效果并不理想。针对上述问题,基于一种无人水翼航行器,首先建立了其纵向运动数学模型,并设计了纵向姿态LQR控制器。然后设计了一种基于新息卡方检验值的自适应卡尔曼滤波(AKF),以自适应调节过程噪声矩阵,并将AKF用于对系统反馈状态进行最优估计。通过仿真验证了基于AKF的纵向姿态控制器,能够有效抑制海浪干扰,可以使无人水翼航行器在海浪中平稳运行。     

近自由面串列超空泡航行体的流动特性研究

近自由面串列超空泡航行体的多相流动现象非常复杂,涉及了自由面与空泡的耦合作用以及2个甚至多个超空泡流场的相互干扰。采用VOF方法数值模拟了不同浸没深度条件下串列航行体的多相流动,获得了串列航行体的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡形态及波浪特征高度的影响。研究结果表明：串列双航行体的超空泡在发展过程中出现了2个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等现象;超空泡流场的彼此相互作用导致后发航行体进入了前发航行体的超空泡内部,导致后发航行体受到的阻力减小,航行体的串列布置使后发航行体实现了减阻效果;浸没深度较小时,自由面的作用明显,航行体的超空泡形态上下对称性较差,自由面兴起的波浪特征高度较大,前端高压区压力分布沿航行体中心线不对称。