载人潜水器运行管理考核评价体系构建研究

为对载人潜水器运行管理工作进行科学考核评价，保障重大深海装备安全高效运行，文章以“蛟龙”号载人潜水器为例，分析研究了“蛟龙”号载人潜水器的运行管理特点，针对我国科技管理体制和“蛟龙”号载人潜水器的管理技术要求，在结合“蛟龙”号载人潜水器海试与试验性应用实际工作的基础上，建立了科学合理、具备可操作性的考核评价体系。通过在“蛟龙”号载人潜水器运行管理工作中的试应用，充分证明该体系建设方法的有效性，值得在载人无人潜水器等重大装备管理中推广应用。     

潜水器在海洋水下作业中的应用

潜水器可分为载人潜水器和无人遥控潜水器两种,载人潜水器又可分为调压进出式潜水器和单人常压潜水服(器)。据1981年有关资料,全世界共有各种潜水器541具,其中载人潜水器131具,无人遥控潜水器410具。这些潜水器的大部分为美、英、日、法等国家所拥有,其中美国约占60％。我国的潜水器目前还处在研制和实潜试验阶段,1986年12月,我国自行研制的“海人一号”无人遥控潜水器,通过了海上水深199m的实潜试验,其功能和控制水平接近世界先进水平。1988年4月,我国进行了     

美国载人潜水器的应用和管理及其启示

为促进我国载人深潜工作和载人潜水器的可持续发展,文章调研美国载人潜水器运营机构及其载人潜水器的应用和管理,重点介绍大学与国家海洋学实验室系统(UNOLS)发挥的重要作用,并提出启示。研究结果表明:美国载人潜水器运营机构主要包括伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)、夏威夷水下研究实验室(HURL)和佛罗里达大西洋大学海港分校海洋研究所(HBOI),其中WHOI的载人潜水器升级最多和应用最广,而HBOI的载人潜水器下潜频次最高;WHOI的载人潜水器运营良好,而HURL和HBOI已不再运营,其中固定经费至关重要,技术和服务水平也是影响因素;科学家可通过UNOLS申请应用WHOI的载人潜水器开展下潜作业,操作过程严格、科学和有序,有利于装备资源的高效配置和使用;我国可借鉴相关业务经验,促进载人潜水器及其保障机制的标准化和规范化。     

国内外载人潜水器的研发与应用

<正>载人潜水器是最早开始发展的一种深海运载器。人类为了满足对深海的好奇,借鉴高空气球原理,采用深水载人球和浮力舱(汽油舱)相组合的方式建造了载人潜水器,开启了探索深海历程。这种潜水器被称为第一代载人潜水器。从20世纪50年代末到60年代中期,载人潜水器的技术得到迅猛发展,自由自航式潜水器取代了     

载人潜水器发展现状及趋势

海洋蕴藏着国家经济发展和国防建设不可或缺的丰富的战略资源,世界各国不断加大在国际海域活动的力度,展开了空前的技术研究与竞赛。深海活动离不开高技术运载装备的支撑,以载人潜水器为代表的运载装备不仅对资源调查与科学研究做过杰出的贡献,而且在军事领域也产生过深远的影响。文中对国内外载人潜水器的发展现状进行了重点分析,对世界范围内重型深海载人潜水器及轻型中浅海载人潜水器的进展现状进行了全面调研,同时介绍了我国"蛟龙号"、"深海勇士号"等载人潜水器发展情况,也对世界范围内载人潜水器的技术性能和应用情况进行了分析对比,在此基础上,展望了载人潜水器的发展趋势,并讨论了潜水器装备的未来技术进展。     

大深度载人潜水器浮力材料的应用现状和发展趋势

在所有海洋装备中,大深度载人潜水器代表深海技术的制高点,而大深度载人潜水器的研制所要解决的关键问题之一就是浮力材料的选择。文章概述浮力材料的分类以及浮力材料在三代大深度载人潜水器上的应用情况,并对能够满足大深度尤其是全海深载人潜水器需求的浮力材料进行对比研究。研究结果表明:微珠复合泡沫虽然能满足7 000m载人潜水器的需求,但应用在全海深载人潜水器时存在密度大和吸水率高的缺点,且不能满足1.5倍安全压力要求;陶瓷等新型浮力材料的密度小和吸水率低,是未来浮力材料的重要发展方向。本研究可为大深度载人潜水器浮力材料的选择提供一定的理论支持。     

载人潜水器发展现状及趋势研究

随着我国综合国力的提升和战略安全环境及新空间的需求，习总书记提出了“海洋强国”的战略目标及深海进入、深海探测、深海开发的发展三部曲战略构想。海洋强国的发展离不开大型运载装备的进步，载人潜水器不仅对资源调查与科学研究做过杰出的贡献，而且在军事界领域也产生过深远的的影响。本文对国内外载人潜水器的应用发展现状进行了重点研究，对世界范围内重型深海载人潜水器及轻型中浅海载人潜水器的应用进展现状进行了全面调研研究，同时介绍了我国蛟龙号、深海勇士号等载人潜水器应用发展情况，也对世界范围内载人潜水器的技术性能和应用情况进行了分析对比，在此基础上，展望了载人潜水器的发展趋势，并讨论了潜水器装备的未来技术进展。     

载人潜水器在深海海洋测绘中的应用

介绍了载人潜水器的特点及其在深海海洋测绘中的重要作用,详细论述了美、法、日、俄等国的载人潜水器在深海海洋测绘中的应用现状,并对我国"蛟龙"号载人潜水器在深海海洋测绘中的应用进行了展望。     

日本试制不载人深海潜水器

东京大学生产技术研究所的副教授浦环等人开始试制用于调查深海底资源和地形的不载人潜水器。这种不载人潜水器不带与母船相联的缆索,在6000米深海中可自由行动。浦环副教授从1985年度起一直在设计不载人潜水器。今后他还将同前久明教授等共同制造装有计量仪器之类的实用潜水器。     

深海载人潜水器潜航员培养模式探究

为了加快建立深海载人潜水器潜航员体系,实现深海载人潜水器业务化运行,提高我国载人深潜科考作业水平,文章结合"深海进入、深海探测、深海开发"战略需要,分析研究了载人潜水器作业环境、作业需求和潜航员岗位要求。提出了能力、知识、技能三位一体化的培养模式和基于专家系统课程设置架构,实践表明该培养模式科学、严谨,极大地推动了"蛟龙"号载人潜水器潜航员队伍的培育,对未来我国深海载人潜水器潜航员培养具有重要的指导意义。结合培训的实际情况,让潜航员培养工作顺利开展,提出构建科学的管理体制、完善潜航员培养保障机制、建立系统的制度保障制度等建议。     

Design of the roll stabilization controller, using fin stabilizers and pod propellers

Ships experience roll motion due to waves in a seaway. Therefore, fin stabilizers are installed to stabilize such roll motion. A fin stabilizer is effective at reducing the roll motion at moderate speeds but not at low speeds. Recently, pod propellers have been used with fin stabilizers for roll stabilization. In the paper, a MIMO (multi-input multi-output) optimal control system that has two control inputs such as fin stabilizers and pod propellers is designed. The LQR (linear quadratic regulator) control algorithm is applied to reduce the roll motion of cruise ships in regular waves. Also, the nominal plant and the frequency-weighted LQR are applied to reduce the roll motion in irregular waves. The roll motion of cruise ships is effectively reduced when the fin and pod propeller are used as the control actuators at low speeds. The optimal control gain is easily found when the frequency-weighted LQR is applied.     

Rudder roll stabilization for fishing vessel using neural network approach

This paper presents a neural network (NN) controller for a fishing vessel rudder roll system. The aim of this study is to build a NN controller which uses rudder to regulate both the yaw and roll motion. The neural controller design is accomplished with using the classical back-propagation algorithm (CBA). Effectiveness of the proposed NN control scheme is compared with linear quadratic regulator (LQR) results by simulations carried out a fishing vessel rudder roll stabilizer system.     

随机波浪荷载作用下海洋平台的前馈-反馈振动控制研究

该文研究线性前馈 -反馈控制策略对海洋平台振动控制的有效性。线性前馈 -反馈控制只有当输入荷载为白噪声过程时 ,所实施的控制才是最优的 ,因此该文采用一白噪声过程通过滤波器来近似随机波浪力谱 ,并将海洋平台 -主动控制系统的动力学方程转化为符合随机最优控制要求的增广状态空间表达形式。依据设计目标中对安全性以及经济性的权衡 ,通过使二次型控制目标函数最小化 ,推导出了随机最优控制力的计算方法 ,从而实现了最优控制的目的。在频率域上分析了海洋平台受控后的振动响应 ,结合典型的海洋天然气生产平台算例 ,将前馈 -反馈控制与反馈控制、TMD控制加以比较 ,总结了前馈 -反馈控制的特点及其优越性     

水下机器人推力器布置及控制仿真研究

针对自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)推力器布置和控制仿真的困难性及以往电机仿真难以进行的缺点,提出1种进行多推力器运动仿真的方法,该方法建立的模型克服了推力器推力控制系统不能与电机结合的问题,能较好地反映推力器布置和电机的响应情况,可为AUV的运动控制、布置设计及控制系统开发等提供验证模型.针对流线型AUV CRanger-2的推力器布置情况,在对其建立推力器模型的基础上,利用模型对设定推力下的推力器控制进行仿真.仿真结果表明:该方法能够有效地模拟推力器布置既定情况下的电机运动与推力控制,可为水下机器人控制策略优化提供仿真平台.     

Optimal Active Control of Wave-Induced Vibration for Offshore Platforms

An obvious motivation of this paper is to examine the effectiveness of the lateral vibration control of a jacket type offshore platform with an AMD control device, in conjunction with H2 control algorithm, which is an optimal frequency domain control method based on minimization of H2 norm of the system transfer function. In this study, the offshore platform is modeled numerically by use of the finite element method, instead of a lumped mass model. This structural model is later simplified to be single-degree-of-freedom (SDOF) system by extracting the first vibration mode of the structure. The corresponding "generalized" wave force is determined based on an analytical approximation of the first mode shape function, the physical wave loading being calculated from the linearized Morison equation. This approach facilitates the filter design for the generalized force. Furthermore, the present paper also intends to make numerical comparison between H2 active control and the corresponding passive control using a T     

中国大陆互花米草分布特征及其主要防控措施

互花米草的快速入侵及扩散将导致入侵地的生态系统失衡。我国大陆从北到南的沿海地区分布着大面积的互花米草,严重降低了海岸带的生物多样性及生态屏障功能。我国各地防控互花米草入侵的主要方法包括物理、化学和生物防治三大类。目前各地采用的刈割、碾埋、围堰水淹等单一的防治方法可有效治理小面积的互花米草入侵,对大面积或成片互花米草的治理效果欠佳。文章通过分析比较现有的治理方法,结合科研实践经验,提出了将物理防治法、化学防治法和生物演替法有机结合起来,适宜中国不同地区互花米草的综合整治方法。     

水下智能潜器的神经网络运动控制

本文介绍一种基于神经网络的水下智能潜器的运动控制方法，该方法通过在线学习，融控制与滤波为一体。计算机仿真与水池实验验证表明，该方法的控制与滤波性能良好，对环境的学习与适应能力强。该方法事实上可用于一般动力系统的控制。     

Theoretical and experimental study of Chen chaotic system with notch filter feedback control

Since the past two decades, the time delay feedback control method has attracted more and more attention in chaos control studies because of its simplicity and efficiency compared with other chaos control schemes. Recently, it has been proposed to suppress low-dimensional chaos with the notch filter feedback control method, which can be implemented in a laser system. In this work, we have analytically determined the controllable conditions for notch filter feedback controlling of Chen chaotic system in terms of the Hopf bifurcation theory. The conditions for notch filter feedback controlled Chen chaoitc system having a stable limit cycle solution are given. Meanwhile, we also analysed the Hopf bifurcation direction, which is very important for parameter settings in notch filter feedback control applications. Finally, we apply the notch filter feedback control methods to the electronic circuit experiments and numerical simulations based on the theoretical analysis. The controlling results of notch filter feedback control method well prove the feasibility and reliability of the theoretical analysis.     

Robust control based on feedback linearization for roll stabilizing of autonomous underwater vehicle under wave disturbances

In the case of Autonomous Underwater Vehicle(AUV) navigating with low speed near water surface,a new method for design of roll motion controller is proposed in order to restrain wave disturbance effectively and improve roll stabilizing performance.Robust control is applied,which is based on uncertain nonlinear horizontal motion model of AUV and the principle of zero speed fin stabilizer.Feedback linearization approach is used to transform the complex nonlinear system into a comparatively simple linear system.For parameter uncertainty of motion model,the controller is designed with mixed-sensitivity method based on H-infinity robust control theory.Simulation results show better robustness improved by this control method for roll stabilizing of AUV navigating near water surface.     

海洋平台磁流变阻尼器控制技术研究

为了更有效地减小海洋平台动力响应,采用基于模糊控制算法的磁流变阻尼器对海洋平台的振动进行控制.以海洋平台位移响应误差和误差变化为输入变量,以最优控制力为输出变量,优化设计出模糊控制器.考虑实际磁流变阻尼器输出控制力上限存在限制,采用半主动控制算法计算接近于最优控制力的半主动控制力.以一固定式海洋平台为算例研究磁流变阻尼器的振动控制效果及其模糊性,仿真结果表明模糊磁流变控制器对于平台的振动可以实现非常有效的控制,且控制效果对结构阻尼和环境的不确定性具有较好的模糊性.