船舶减纵摇方法研究

针对现有减小船舶纵摇的方法和装置进行总结和分析,并在此基础之上详细介绍一种新型十字型的被动式抗纵摇舵.通过对比分析,抗纵摇舵对于船舶具有明显地减小纵摇的减摇效果.     

一类随机不确定网络控制系统的H_∞滤波器设计

当网络控制系统信道中存在乘性噪声和丢包、时滞时,数据在传输中会受到干扰甚至丢失。本文针对带有乘性噪声、丢包和一步随机时滞的一类网络控制系统,通过状态增广,将信道特性转化为随机系统参数,并利用线性矩阵不等式方法推导了其H∞滤波器,使得滤波误差满足给定的H∞性能指标。本文算法将H∞滤波器设计转化为便于计算机求解的约束凸优化问题,并通过仿真和对比验证了算法的有效性。     

水下机器人H∞控制系统设计

对水下机器人(AUV)基于混合灵敏度的H∞控制设计中的权函数选取方法进行探讨,并就频域分析给出一种公式化方法,解释其物理意义.此方法可依据控制对象的频率特性,简单的确定其权函数.AUV运动控制器的设计实例表明,按此方法选取权函数设计得到的控制器可以对跟踪性能、鲁棒稳定性、干扰及模型摄动抑制等设计指标进行折衷.     

利用双水舱减摇系统预防船舶参数横摇研究

在研究船舶参数横摇的产生原因和发生条件的基础上,结合减摇水舱对于船舶的作用效果研究,根据参数横摇的特点,提出利用由两个不同结构的被动式U型减摇水舱组成的双水舱系统来避免船舶参数横摇的发生。在所建立的船舶—双水舱系统模型的基础上,介绍双水舱系统的设计方法,并以一艘集装箱船为例,仿真研究在参数横摇发生条件下双水舱系统对参数横摇的影响。同时还对双水舱系统在船舶正常航行时的减摇效果进行仿真研究。     

潜艇近水面运动鲁棒控制及仿真研究

对作用于潜艇的一阶、二阶波浪力进行了简化,得到修正后的潜艇近水面垂直面运动模型。基于H∞鲁棒控制的S、KS混合灵敏度策略设计了潜艇控制器,并对潜艇近水面运动进行了仿真。结果表明该控制器对消除波浪力影响、保持潜艇定深起到良好作用。     

基于粒子群优化自抗扰控制的舵系统研究

舰载诱饵干扰弹作为重要的防御性武器,其舵系统对保证飞行控制系统的动态品质和飞行安全具有核心作用。传统的 PID 控制算法在抗干扰能力和快速响应能力方面存在局限性。为此引入粒子群优化技术并集成自抗扰和智能算法的优势,以改进自抗扰控制算法,提高舵系统的抗干扰能力和稳定性。针对自抗扰控制存在的离线调节问题,提出使用粒子群智能算法在线优化舵系统控制器的参数,以适应环境变化及时调整,解决控制性能受限问题。系统的仿真实验结果显示,与传统的 PID 算法和 ADRC 算法相比,基于粒子群优化的自抗扰控制方法在舵系统位置环控制中拥有更优的性能。     

多圆柱体浮标的横摇性能分析

横摇性能是评价浮标在海上运动稳定性的重要参数之一,它直接影响浮标在海中漂浮的姿态和对天线束宽的要求,这对于卫星通讯浮标尤为重要,因此大多数的浮标主体外形为横摇性能较好的球体,但是球体浮标不适合被无人机携带。本文设计了一种用于空投横摇性能较好的圆柱体浮标,通过研究圆柱体浮标尺寸形状与横摇性能的关系,分析不同尺寸下圆柱体浮标横摇性能随直径与高度的比值(径高比)的变化趋势。同时,分析了同种海况下球体浮标横摇性能随直径的变化趋势作为对比,发现圆柱体浮标的横摇放大因子随径高比增大而先增大后减小,从而确定多圆柱体浮标的设计方案,数值模拟该形状浮标在5级海况下的横摇性能,计算得到稳定状态下的最大横摇角度小于20°。另外进行了海上试验,浮标在有效波高为1 m的海浪中的最大横摇倾角约为16°,符合设计要求。     

极地冰下探测仪器自动升降控制系统研制

根据极地冰下探测仪器的工作要求设计了一款高可靠性、低功耗和实用性强的自动升降控制系统.针对极地特定的自然环境和电池容量的限制,该系统在电路的设计方面充分考虑了器件的抗低温、低功耗等特点.同时,对于系统突然断电的情况,该系统还具有状态记忆功能.考虑到电路工作异常导致的问题,该系统能自动断电,从而避免测量仪器受损,最大限度地保证探测仪器能够长期可靠的工作.     

基于SWATH船型回转横倾角的舵设计

以小水线面双体船满舵回转时的稳定横倾角和舵的水动力性能(侧向力)为研究对象,以 CFD 计算为基础,开展不同舵面积比对回转横倾角和舵机功率的影响分析,分别评估了舵面积比为 3.0%和 4.0%共 2 种工况,并结合舵设计的一般规范、方法进行分析,可为 SWATH 船型舵面积的设计提供参考和依据。     

一种小型水下自航行器推进系统设计与分析

从系统角度考虑,整体优化,设计了水下自航行器推进系统.通过外形优化减小轴向阻力,根据阻力和综合分析设计螺旋桨,并由敞水池试验验证螺旋桨的性能,在此基础上完成了推进控制系统的分析与优化设计.试验结果证明系统设计方法正确,推进系统性能良好.     

基于军用小型水下运载器的组合导航定位系统研究

随着科学技术的不断发展,现代战争对武器装备提出了更新、更高的要求,由于受水域作战条件的限制.特种部队所使用的水下运栽器无法做到精确的导航定位,作战效能远没有得到充分的发挥.针对我国军用小型水下运栽器的需要,设计了组合导航定位系统,并介绍了系统组成、系统工作流程,通过试验验证.此系统性能优良.     

底铰摇板式波浪能装置水动力性能解析研究

对底铰摇板式波浪能装置的水动力性能进行了解析研究,基于受约束浮体线性化运动方程,获得小幅线性波作用下装置动力响应和转换性能的解析解;采用解析解计算分析了水深、厚度、密度和PTO阻尼值四个参数选取对装置转换性能的影响.研究结果表明,底铰摇板式波浪能装置具有较宽的频率响应范围;在低频区,水深较大时装置俘获效率较高,而在高频区,水深较小时装置俘获效率较高;系统性能受摇板厚度的影响非常小;密度较小的摇板在高频区性能较好,而密度较大的摇板在低频区性能较好;设置恒定PTO阻尼的情况下,装置性能受FTO阻尼值影响显著,当FTO阻尼取低频辐射阻尼时,装置的俘获效率与满足阻尼匹配条件的情况基本相同;当采用的PTO阻尼与低频辐射阻尼值差别较大时,系统的俘获效率显著降低.     

一种基于H∞滤波的磁力仪惯导系统的误差校正

在水下得到精准方位角是深海近海底三分量磁力仪需要解决的关键技术之一,利用常规的Kalman滤波器得到的捷联式惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)初始对准精度较低,文中提出在近海底三分量磁力仪的方位角中,将H∞滤波器应用于初始对准的误差校正。仿真结果表明,用H∞滤波器代替卡尔曼滤波器对SINS的状态变量进行估计,能有效提高系统的精度,对于克服随机信号的干扰具有良好效果。     

海洋绞车主动升沉补偿控制系统建模与仿真分析

针对海洋绞车主动升沉补偿系统的控制要求,通过对主动升沉补偿系统的控制机理进行分析,于Simulink软件中搭建海洋绞车主动升沉补偿控制系统的仿真模型。根据负载所处不同海况,设置相应仿真参数,得出负载在不同海况下主动升沉补偿控制系统的补偿特性,绘制了负载在升沉补偿作用下的位移响应曲线及补偿时电机转速响应曲线,并与无升沉补偿作用下的仿真结果进行对比。仿真结果表明,该主动升沉补偿控制系统具备理想的补偿精度。将主动升沉补偿控制系统应用于海洋绞车进行模拟试验,得到了电驱动海洋绞车主动升沉补偿控制系统在四级模拟海况下的试验数据。试验结果表明该主动升沉补偿控制系统满足补偿能力设计要求。研究可为海洋绞车主动升沉补偿控制系统补偿性能的改进与完善提供参考。     

深吃水半潜式平台参数共振研究

深吃水半潜式平台(deep draft semi-submersible,DDS)作为一种新型海洋结构物,既继承了传统半潜式平台的优点,又改善了传统半潜式平台垂荡运动性能差的不足。但随着吃水的增加,DDS纵摇运动参数共振也成为一个不容忽视的问题。当DDS纵摇运动固有周期和垂荡运动周期满足一定关系时,纵摇运动将发生参数共振,纵摇角度将会显著增大。研究推导了DDS纵摇运动方程,并简化为标准的马修方程,运用希尔无穷行列式法求解马修方程,得到了含阻尼的马修稳定性图谱,并结合具体算例讨论了不同参数对DDS纵摇运动参数共振问题的影响。研究表明:深吃水半潜式平台的参数共振,是设计人员在设计之初必须考虑的问题;通过合理选取平台的系统参数,可以有效避免纵摇运动参数共振现象的发生。     

基因扩增(PCR)分析仪温度控制

为满足PCR仪温度控制升降温速度快,精度要求高的特点,文章就PCR仪温度控制系统的软硬件设计进行详细讨论,提出硬件设计方案和模糊自整定PID控制算法.实际应用证明,文种控制方法具有良好的动、静态性能和较强的自适应能力,达到了控制的要求.     

FPSO水动力研究与进展

浮式生产储油轮(FPSO)是当今海洋石油天然气开发的主流工程设施。就目前国际上最为关注的FPSO水动力问题,包括深水FPSO与系泊、立管系统的耦合水动力预报、甲板上浪、FPSO与穿梭油轮组成的多浮体系统水动力、横摇运动与减摇措施、单点系泊FPSO的运动稳定性等进行了阐述,介绍了我国在浅水FPSO水动力问题上的研究进展,提出加强相关研究的建议。     

变结构滑行艇斜浪航行耐波性数值分析

为改善传统滑行艇在波浪环境中耐波性问题,提出了一种兼具快速性与耐波性的变结构滑行艇, 通过收放两侧片体实现滑单体形态与三体形态之间自由转换。为分析片体在斜浪航行中的减摇效果,采用数值方法对滑行艇 2 种形态在斜浪航行中的耐波性进行对比分析,结果表明：片体能够起到减横横摇作用,且其减横摇效果在单体形态的共振区域内最明显,在 β_w=60°时,片体最多能减少 70.45%的横摇幅值。     

GNSS船姿测量方法及对多波束测深精度的影响分析

GNSS船姿测量以其观测误差不随时间累积的特点得到了广泛研究和应用,本文基于三天线GNSS船姿测量方式,构建了波束脚印误差与姿态误差间的关系模型,设计仿真实验分析了基线长度对姿态误差的影响,以及不同水深环境下姿态误差与GNSS定位误差的关系。为突破传统RTK在测量距离上的限制,本文采用PPP、PPK、MBD (动态参考站差分)三种方法进行GNSS船姿计算,并通过海上实验与高精度惯性导航系统进行对比分析,结果表明使用MBD测姿结果要优于PPK和PPP模式,得到的航偏角、横摇角、纵摇角标准差均在0.1°左右,可满足通常情况下多波束测深对姿态精度的要求。     

新型半潜式海上风力机基础水动力特性研究

概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核.考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性.结果表明,经过改进的新型风力机基础具有良好的稳性和水动力性能,特别是在垂荡性能上有大幅的提升.波浪入射角度对垂荡的影响不大,但对其他自由度RAOs影响较大.垂荡、横摇和纵摇RAOs均存在一个主峰值和次峰值,但峰值周期均远离波能集中区.此外还发现,不同工况下风浪入射角对风机系统的动力响应和系泊力均有较大影响,相对于工作工况,极端工况下所受风荷载较小,但是系泊力更大.