基于显式预测的高速多体船纵向减摇控制

1

作者 李国胜 傅旭东 姜晓道 《信息技术》 2025年第1期171-179,185,共10页

多体船高速航行过程中会产生较大幅度的升沉和纵摇运动,而减摇附体具有较为严格的攻角输入幅值约束,文中提出一种卡尔曼滤波估计和显式预测结合的多体船纵向减摇方法。首先,建立包含T型翼和压浪板的多体船纵向运动控制模型,对外界海浪... 多体船高速航行过程中会产生较大幅度的升沉和纵摇运动,而减摇附体具有较为严格的攻角输入幅值约束,文中提出一种卡尔曼滤波估计和显式预测结合的多体船纵向减摇方法。首先,建立包含T型翼和压浪板的多体船纵向运动控制模型,对外界海浪干扰进行白化处理,并采用卡尔曼滤波方法获得系统状态估计值。其次,将线性化后的估计误差引入预测模型,从而提高模型精度。最后,采用显式预测控制方法将在线滚动优化转化为离线计算,有效提高控制系统实时性。通过数值仿真验证了算法的有效性,结果表明升沉和纵摇量分别减少42.4%和52.1%。 展开更多

关键词 高速多体船 纵向减摇控制 显式预测控制 数值仿真验证

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基于自适应反步滑模的AUV轨迹控制 被引量：4

2

作者 杨昆 朱亚洲 +1 位作者 王振宇 金安军 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第22期89-93,共5页

针对水下自主机器人(AUV)在洋流等外部未知环境干扰和自身附加质量变动情况下的轨迹跟踪问题,基于反步法的自适应滑模控制策略,设计了一种自适应滑膜控制器,可以有效地解决轨迹跟踪偏差问题。本文采用T观测器对输入进行补偿,同时采用反... 针对水下自主机器人(AUV)在洋流等外部未知环境干扰和自身附加质量变动情况下的轨迹跟踪问题,基于反步法的自适应滑模控制策略,设计了一种自适应滑膜控制器,可以有效地解决轨迹跟踪偏差问题。本文采用T观测器对输入进行补偿,同时采用反步自适应法对不确定项进行补偿,减少轨迹跟踪误差,提高了AUV的抗干扰能力,实现轨迹的实时控制。 展开更多

关键词 AUV 反步法 自适应 轨迹跟踪

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基于LS-SVM的船舶操纵运动在线建模 被引量：8

3

作者 徐锋 刘志平 +2 位作者 郑海斌 陈小邹 曹晓燕 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期752-759,共8页

基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)和积分型辨识样本结构开展了船舶操纵运动的在线建模。以整体型Abkow⁃itz模型为辨识对象,大阪号油轮作为具体研究对象。在操纵运动仿真时,采用40个粘性类水动力导数的Abkowitz模型,但是在参数辨识时,采... 基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)和积分型辨识样本结构开展了船舶操纵运动的在线建模。以整体型Abkow⁃itz模型为辨识对象,大阪号油轮作为具体研究对象。在操纵运动仿真时,采用40个粘性类水动力导数的Abkowitz模型,但是在参数辨识时,采用了仅具有20个粘性类水动力导数的简化模型。为了对建模方法的有效性进行检验,将辨识得到的水动力导数与其原始值进行了比较,同时也针对辨识模型和原始模型的操纵运动仿真进行了比较。辨识结果表明,使用简化模型进行船舶操纵运动的在线建模是合适的,具有较好的预报效果和较高的精度。 展开更多

关键词 船舶操纵 系统辨识 水动力导数 操纵仿真

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船舶操纵水动力导数的灵敏度分析 被引量：12

4

作者 徐锋 邹早建 +1 位作者 尹建川 曹建 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期669-673,714,共6页

船舶操纵水动力导数的灵敏度分析通常用于评价水动力导数的变化对船舶操纵运动的影响.从船舶操纵运动数学模型出发,提出了一种水动力导数灵敏度分析的直接方法.以Mariner船为研究对象,通过15°/15°Z形仿真试验,对Abkowitz模型... 船舶操纵水动力导数的灵敏度分析通常用于评价水动力导数的变化对船舶操纵运动的影响.从船舶操纵运动数学模型出发,提出了一种水动力导数灵敏度分析的直接方法.以Mariner船为研究对象,通过15°/15°Z形仿真试验,对Abkowitz模型中包含的40个粘性类水动力导数进行了灵敏度分析,并基于分析结果对模型进行了简化.通过比较简化模型及原模型的20°/20°Z形仿真试验结果,验证了所提出的水动力导数灵敏度分析方法的有效性. 展开更多

关键词 水动力导数 灵敏度分析 船舶操纵

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基于支持向量机的船舶操纵运动黑箱建模 被引量：7

5

作者 徐锋 邹早建 +1 位作者 徐小卡 尹建川 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1553-1557,共5页

根据船舶自航模15°/5°Z形试验结果,应用最小二乘支持向量机对船舶操纵运动进行了黑箱建模,针对支持向量机参数选择的不确定性,使用网格搜索法进行了参数寻优;应用所建立的支持向量机回归模型对该自航模的10°/1°,25&... 根据船舶自航模15°/5°Z形试验结果,应用最小二乘支持向量机对船舶操纵运动进行了黑箱建模,针对支持向量机参数选择的不确定性,使用网格搜索法进行了参数寻优;应用所建立的支持向量机回归模型对该自航模的10°/1°,25°/5°Z形试验及35°回转试验进行了操纵运动预报.预报结果同试验结果相比吻合良好,证明了支持向量机应用于船舶操纵运动黑箱建模的有效性,以及网格搜索法在支持向量机参数寻优中的可行性. 展开更多

关键词 支持向量机 船舶操纵 黑箱建模 网格搜索

原文传递

潜器操纵性水动力系数的数值预报方法 被引量：11

6

作者 林兆伟 孟生 +1 位作者 殷洪 寇冠元 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期59-68,共10页

论文提出了一种在三维操纵性数值水池中模拟测试潜器水动力系数的计算方法,以解决操纵运动数值计算中的精度和效率问题。研究采用与试验中潜器运动规律相匹配的移动网格技术,针对潜器斜航拖曳、纯升沉、纯俯仰和自由横摇运动等典型操纵... 论文提出了一种在三维操纵性数值水池中模拟测试潜器水动力系数的计算方法,以解决操纵运动数值计算中的精度和效率问题。研究采用与试验中潜器运动规律相匹配的移动网格技术,针对潜器斜航拖曳、纯升沉、纯俯仰和自由横摇运动等典型操纵性试验完成了数值计算,计算结果与模型试验吻合较好,研究表明,本文提出的方法适用于潜器操纵性设计预报,具有较强的工程实用性。 展开更多

关键词 操纵性 水动力系数 模拟测试

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基于神经网络自适应PID控制的船舶操纵研究 被引量：13

7

作者 程启明 万德钧 黄林 《电子测量与仪器学报》 CSCD 1998年第2期32-36,共5页

本文针对船舶操纵这种非线性、时变参数控制对象，提出了一种采用神经网络自适应PID控制方案。该控制结构有两个子神经网络组成，一个三层BP神经网络用于对被控对象进行在线辨识，另一个两层线性网络构成具有PID结构的控制器。文中给出... 本文针对船舶操纵这种非线性、时变参数控制对象，提出了一种采用神经网络自适应PID控制方案。该控制结构有两个子神经网络组成，一个三层BP神经网络用于对被控对象进行在线辨识，另一个两层线性网络构成具有PID结构的控制器。文中给出了神经网络的在线训练学习方法，并进行了船舶操纵控制仿真研究。 展开更多

关键词 船舶操纵 神经网络 自适应控制 PID控制

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大型客滚船结构细部疲劳强度分析 被引量：9

8

作者 徐晓冬 黄小平 崔维成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期35-46,共12页

客滚船是当今世界造船行业中的高技术船型,它将滚装船和客船的功能结合为一体,兼具客船和货船的特点。选择某大型客滚船为分析对象,对其进行疲劳强度分析。该船按英国劳氏船级社客船规范设计,没有明确的客滚船疲劳校核规范可遵循。为此... 客滚船是当今世界造船行业中的高技术船型,它将滚装船和客船的功能结合为一体,兼具客船和货船的特点。选择某大型客滚船为分析对象,对其进行疲劳强度分析。该船按英国劳氏船级社客船规范设计,没有明确的客滚船疲劳校核规范可遵循。为此根据船舶疲劳损伤原理,在分析几个船级社的疲劳规范的基础上,探索了一种基于英国劳氏船级社ShipRight FDA水平3的疲劳外载荷的简化疲劳校核方法。在全船有限元分析的基础上,对关键高应力区进行局部细化分析获得热点应力,并按照建议的疲劳损伤计算公式和程序对疲劳热点进行疲劳强度分析和评估,还指出了提高疲劳分析可靠性应注意的几个方面。 展开更多

关键词 客滚船 典型节点 疲劳强度 累积损伤 有限元分析

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保障潜艇生命力的安全操纵技术研究 被引量：7

9

作者 王京齐 施生达 张纬康 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2009年第1期63-67,共5页

从潜艇操纵安全的角度出发,论述了保障潜艇生命力的措施,提出了潜艇航行深度安全区的概念,并明确了安全深度的确定原则及方法;论述了潜艇舵卡及舱室进水事故的危害及其挽回操纵策略;描述了潜艇操纵安全界限图的组成、绘制及使用方法。

关键词 潜艇 生命力 安全操纵

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船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究 被引量：11

10

作者 赵威 杨晨俊 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期1-8,共8页

基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序,利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究,并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨,保持其原有的径向负荷分布形式,指定不同的弦向负荷分... 基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序,利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究,并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨,保持其原有的径向负荷分布形式,指定不同的弦向负荷分布形式,采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计(桨叶其它参数与母型桨相同)。CFD计算表明,通过指定适当的负荷弦向分布,可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀,从而推迟桨叶空化。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 螺旋桨 优化 设计 升力面理论 CFD

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基于水动力系数敏感性指数的水下航行器运动方程简化研究 被引量：5

11

作者 胡坤 徐亦凡 王树宗 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2008年第2期358-361,共4页

针对水下航行器操纵运动方程,引入水动力系数敏感性指数的概念.选取了2种典型运动形式进行仿真计算,对某水下航行器水动力敏感性指数进行了合理分级,并以此为根据对水下航行器操纵运动方程进行了简化.对比结果表明,采用仿真计算的方法... 针对水下航行器操纵运动方程,引入水动力系数敏感性指数的概念.选取了2种典型运动形式进行仿真计算,对某水下航行器水动力敏感性指数进行了合理分级,并以此为根据对水下航行器操纵运动方程进行了简化.对比结果表明,采用仿真计算的方法研究水动力系数与水下航行器操纵性的关系及运用敏感性指数评估水动力系数对操纵性的影响不失为一条可行的途径. 展开更多

关键词 水下航行器 水动力系数 敏感性指数 运动方程

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水下航行器操纵水动力导数的灵敏度分析 被引量：2

12

作者 徐锋 邢晓文 +2 位作者 肖涛 刘利云 杨路春 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期114-121,共8页

基于直接方法对水下航行器NPS II操纵运动数学模型中所包含的水动力导数进行了灵敏度分析。根据计算得到的水动力导数的总体灵敏度度值和定义的取舍函数,对数学模型进行了简化。然后分别基于简化模型和原始模型进行了操纵运动仿真,仿真... 基于直接方法对水下航行器NPS II操纵运动数学模型中所包含的水动力导数进行了灵敏度分析。根据计算得到的水动力导数的总体灵敏度度值和定义的取舍函数,对数学模型进行了简化。然后分别基于简化模型和原始模型进行了操纵运动仿真,仿真结果的对比表明简化结果是有效的,也表明使用直接方法进行水下航行器操纵水动力导数的灵敏度分析是可行的。 展开更多

关键词 直接方法 灵敏度分析 水下航行器 操纵运动

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船舶下行过弯船位摆置方法数值计算 被引量：3

13

作者 张磊 刘明俊 +2 位作者 王超峰 陈立家 熊耔豪 《中国航海》 CSCD 北大核心 2023年第4期30-37,45,共9页

随着船舶大型化发展,越来越多的海船进出内河航道,然而我国内河弯曲航道宽度有限,加上受弯曲航道扫弯水的影响,大型船舶在内河弯曲航道航行潜在一定风险。船位摆置决定了航行于航道中的船舶能否顺利过弯,在长期航行实践中,主要采用“挂... 随着船舶大型化发展,越来越多的海船进出内河航道,然而我国内河弯曲航道宽度有限,加上受弯曲航道扫弯水的影响,大型船舶在内河弯曲航道航行潜在一定风险。船位摆置决定了航行于航道中的船舶能否顺利过弯,在长期航行实践中,主要采用“挂高取矮”这一经典过弯航法。目前,国内外对船舶过弯时船位摆置的量化研究较少,驾引人员大多只凭借经验,并不能根据实际水流条件,准确判断船舶过弯时应摆置的船位。因此,基于“挂高取矮”航法,建立船舶过弯船位摆置数学模型,通过Matlab分别对过弯船舶横移量和航迹带宽度与偏航角和横流的关系进行数值计算,量化研究船舶船位摆置方法。结合尹公洲弯曲航道,利用船舶操纵模拟器进行仿真模拟,仿真结果与数值计算结果基本一致,表明数值计算结论可信,且具有一定工程应用价值。 展开更多

关键词 弯曲河段 船位摆置 挂高取矮 横流角 偏航角

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船舶操纵性自航模试验不确定度分析 被引量：7

14

作者 师超 韩阳 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期89-96,共8页

船舶操纵性自航模试验是评估船舶操纵性能的重要技术手段,试验的不确定度是检验模型试验结果的重要标尺,是模型试验数据分析的一部分。国际上尚未形成完整的操纵性自航模试验不确定分析方法。论文以ITTC推荐的操纵性自航模试验不确定度... 船舶操纵性自航模试验是评估船舶操纵性能的重要技术手段,试验的不确定度是检验模型试验结果的重要标尺,是模型试验数据分析的一部分。国际上尚未形成完整的操纵性自航模试验不确定分析方法。论文以ITTC推荐的操纵性自航模试验不确定度分析导则为基础,采用ISO-GUM方法构建操纵性自航模试验不确定度分析方法,并以一艘集装箱船为研究对象,给出了操纵性自航模试验的不确定度水平,包括回转试验和Z形试验。 展开更多

关键词 操纵性 自航模试验 不确定度

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基于支持向量机的四自由度船舶操纵运动盲预报(英文) 被引量：2

15

作者 王雪刚 邹早建 刘程 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1013-1023,共11页

基于整体型数学模型,提出了一种应用支持向量机的包括横摇运动的四自由度船舶操纵运动盲预报方法。该方法仅仅依靠船舶运动状态参数就能实现盲预报。对某集装箱船进行了10°/10°、20°/20°Z形试验和35°舵角回转... 基于整体型数学模型,提出了一种应用支持向量机的包括横摇运动的四自由度船舶操纵运动盲预报方法。该方法仅仅依靠船舶运动状态参数就能实现盲预报。对某集装箱船进行了10°/10°、20°/20°Z形试验和35°舵角回转试验仿真;1%的20°/20°Z形试验仿真数据被用于训练支持向量,训练好的支持向量机被用来预报整个20°/20°Z形试验以及10°/10°Z形试验和35°舵角回转试验。通过将预报结果与仿真数据进行对比,验证了所提出预报方法的有效性,并证明了其良好的泛化能力。 展开更多

关键词 船舶操纵 四自由度 支持向量机 盲预报

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基于支持向量机的水下机器人操纵运动参数辨识(英文) 被引量：2

16

作者 徐锋 邹早建 宋鑫 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第9期981-987,共7页

根据平面运动机构试验所得到的水动力系数确定水下运载器的运动方程,应用最小二乘支持向量机对水下运载器的试验数据进行分析,辨识得到了水动力系数,并将辨识得到的参数同平面运动机构试验所确定的参数相比,验证了最小二乘支持向量机进... 根据平面运动机构试验所得到的水动力系数确定水下运载器的运动方程,应用最小二乘支持向量机对水下运载器的试验数据进行分析,辨识得到了水动力系数,并将辨识得到的参数同平面运动机构试验所确定的参数相比,验证了最小二乘支持向量机进行水下运载器操纵运动参数辨识的有效性。根据所辨识的水动力系数进行了模型验证,证明所辨识得到的水动力参数是可靠的。该方法对水下运载器的操纵和控制的研究有重要意义。 展开更多

关键词 水下机器人 支持向量机 参数辨识 数学模型

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调节权因子的自校正自适应操纵系统 被引量：3

17

作者 刘思行 张炎华 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 1992年第1期79-87,共9页

本文在应用自校正自适应原理,设计自适应操舵系统时,充分分析了以广义最小方差为基础的自校正理论,提出了以新型自校正自适应控制律为基础的自适应操舵系统,并且该操舵系统在不改变原硬件实现环节的条件下具有更佳的控制效果。这些都可... 本文在应用自校正自适应原理,设计自适应操舵系统时,充分分析了以广义最小方差为基础的自校正理论,提出了以新型自校正自适应控制律为基础的自适应操舵系统,并且该操舵系统在不改变原硬件实现环节的条件下具有更佳的控制效果。这些都可由计算机仿真及实船海试的结果得到证实。 展开更多

关键词 调节权因子 船舶 操纵性 自适应

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船用水翼抽吸增效作用的影响因素分析 被引量：1

18

作者 王超 程相茹 +1 位作者 常欣 黄胜 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期155-160,共6页

为揭示船用水翼抽吸增效的水动力性能,采用Fluent软件进行了相关影响因素的分析.数值模拟采用NACA0012对称翼型,湍流模型选用kω-SST.结果表明:安装抽吸口可改善水翼的水动力性能;吸口数目增加,升力系数下降,阻力系数先降低后增加,存在... 为揭示船用水翼抽吸增效的水动力性能,采用Fluent软件进行了相关影响因素的分析.数值模拟采用NACA0012对称翼型,湍流模型选用kω-SST.结果表明:安装抽吸口可改善水翼的水动力性能;吸口数目增加,升力系数下降,阻力系数先降低后增加,存在最佳的升阻比;两吸口距离增大,升力系数下降,水动力性能随之下降;吸口位置后移,升力系数增加,阻力系数降低,水动力性能随之提高;吸口宽度增加,升力系数、阻力系数、升阻比均呈波动状态. 展开更多

关键词 船用水翼 前缘抽吸 数值模拟 失速角 升阻比

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消滩水力指标确定方法 被引量：5

19

作者 曹民雄 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期80-83,共4页

为寻求可直接计算消滩水力指标确定方法,从船舶有效功率与滩上水流功率对比的角度提出了功率法,并通过理论分析与滩段概化模型的船模上滩试验进行了验算。结果发现船舶自航上滩时其有效功率大于水流功率,并随对岸航速的增加,大于的幅度... 为寻求可直接计算消滩水力指标确定方法,从船舶有效功率与滩上水流功率对比的角度提出了功率法,并通过理论分析与滩段概化模型的船模上滩试验进行了验算。结果发现船舶自航上滩时其有效功率大于水流功率,并随对岸航速的增加,大于的幅度越大;船舶不能自航上滩时,其有效功率小于水流功率。可见,与其他确定方法相比,功率法可以通过滩段的水力条件和不同船型的性能资料直接计算消滩水力指标,满足航运发展的远期设计需要,可推广应用于急流滩险的航道整治工程设计。 展开更多

关键词 航道工程 消滩水力指标 船模试验 功率法

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基于损失函数法的船舶操纵水动力导数灵敏度分析 被引量：2

20

作者 方向红 徐锋 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第6期36-40,共5页

船舶操纵水动力导数的灵敏度分析是简化和重建船舶操纵运动数学模型的主要手段。本文使用平方损失函数方法对船舶操纵水动力导数进行灵敏度分析,并基于灵敏度分析结果对Mariner船的操纵运动数学模型进行简化。通过基于简化模型和原始数... 船舶操纵水动力导数的灵敏度分析是简化和重建船舶操纵运动数学模型的主要手段。本文使用平方损失函数方法对船舶操纵水动力导数进行灵敏度分析,并基于灵敏度分析结果对Mariner船的操纵运动数学模型进行简化。通过基于简化模型和原始数学模型的操纵运动仿真对比,验证了基于损失函数法的船舶操纵水动力导数灵敏度分析方法的有效性。 展开更多

关键词 损失函数法 船舶操纵 水动力导数 灵敏度分析

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