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基于动态规则优化的船舶燃料电池混合动力系统能量管理方法
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作者 安楠楠 崔秀芳 +1 位作者 曾杰熙 陈科佳 《储能科学与技术》 北大核心 2026年第1期210-219,共10页
燃料电池混合动力系统因其清洁高效的特性,已成为新能源船舶领域的重要研究方向。然而,较高的运行维护成本制约了其进一步的推广应用。为降低船舶燃料电池混合动力系统的运行成本,本研究提出一种基于动态规则优化的船舶燃料电池混合动... 燃料电池混合动力系统因其清洁高效的特性,已成为新能源船舶领域的重要研究方向。然而,较高的运行维护成本制约了其进一步的推广应用。为降低船舶燃料电池混合动力系统的运行成本,本研究提出一种基于动态规则优化的船舶燃料电池混合动力系统能量管理方法,并引入包含燃料消耗成本、燃料电池和锂离子电池性能衰退成本、等效电能消耗成本的系统综合运行成本模型。该方法将规则参数作为可调变量嵌入优化框架,结合壮丽细尾鹩莺优化算法实现对规则参数的迭代更新与优化,通过成本模型,实现系统综合运行成本最小化的多源协同控制,并在经典船舶工况下,将所提方法与传统能量管理方法进行对比研究。结果表明,所提方法的系统综合运行成本与状态机、等效能耗最小化能量管理方法相比,分别降低11.47%和17.76%。进一步分析发现,该方法能够在燃料电池功率输出、锂离子电池荷电状态波动及系统能量分配方面实现更优平衡,从而减缓锂离子电池与燃料电池的性能衰退,延长其使用寿命。本研究为燃料电池混合动力船舶的经济高效运行提供了一种可行的能量管理方法,并对新能源船舶的推广应用具有积极的参考意义。 展开更多
关键词 燃料电池 能量管理方法 动态规则 混合动力船舶
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考虑寿命衰减的燃料电池船舶自适应等效氢耗最小策略 被引量:2
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作者 王宁 宋炳松 高田宇 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期222-232,共11页
[目的]针对寿命衰减对燃料电池效率和动力系统耐久性的影响,提出考虑燃料电池寿命衰减的自适应等效氢耗最小策略。[方法]基于燃料电池效率与退化之间的关系,引入燃料电池退化因子,设计考虑效率退化的能量管理目标函数,进而分析燃料电池... [目的]针对寿命衰减对燃料电池效率和动力系统耐久性的影响,提出考虑燃料电池寿命衰减的自适应等效氢耗最小策略。[方法]基于燃料电池效率与退化之间的关系,引入燃料电池退化因子,设计考虑效率退化的能量管理目标函数,进而分析燃料电池退化影响因素,构建兼顾经济性与耐久性的功率分配优化体系,并在燃料电池轻微退化、半退化和严重退化这3种典型场景下进行对比实验,验证所提策略在燃料电池全生命周期内的优化性能。[结果]仿真结果表明,与原策略相比,在燃料电池全生命周期内,所提策略最多可使燃料电池退化率降低12.4%、船舶单航次成本降低4.97%。[结论]在燃料电池全生命周期内,该策略能有效提高船舶混合动力系统的经济性与耐久性。 展开更多
关键词 混合动力船舶 燃料电池 寿命衰减 能量管理 等效氢耗最小策略
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我国潜水器发展和标准现状分析 被引量:1
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作者 王璇 胡震 +1 位作者 王帅 杨申申 《标准科学》 2025年第4期106-111,共6页
【目的】分析潜水器装备及其标准现状,探讨了我国潜水器与其他国家的差距以及潜水器标准化面临的问题。【方法】通过梳理我国现有载人潜水器,无人潜水器设计深度、重量、尺寸、航速等基本信息,分析潜水器在基础、技术、应用方面的差距;... 【目的】分析潜水器装备及其标准现状,探讨了我国潜水器与其他国家的差距以及潜水器标准化面临的问题。【方法】通过梳理我国现有载人潜水器,无人潜水器设计深度、重量、尺寸、航速等基本信息,分析潜水器在基础、技术、应用方面的差距;通过对我国潜水器标准级别、标准内容、标准对象、标准适用阶段分析,得出我国标准现状。【结果】虽然潜水器标准体系已初步建立,部分标准启动前期研究,但我国潜水器领域标准仍存在标准覆盖范围窄、技术成果未及时向标准转化的问题。【结论】为提升我国潜水器市场竞争力和话语权,推动相关技术产业实现高质量发展,下一步需要辨析我国潜水器技术领域的区位优势,完善重点领域标准推进策略,为后续开展潜水器标准制度建设、人才培养和主导编制提供参考支持。 展开更多
关键词 潜水器 现状 标准
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基于随机模型预测控制的燃料电池船舶能量管理策略
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作者 刘彦呈 张峰 +3 位作者 纪玉龙 郭昊昊 张峰魁 付景国 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第22期111-119,共9页
本文针对传统模型预测控制的燃料电池船舶能量管理策略,存在预测区间内负载功率信息缺失,导致等效氢耗增加的问题,提出基于随机模型预测控制的能量管理策略。依托收集的船速数据构建马尔可夫链精准预测船速以实现负载功率预测,提出以等... 本文针对传统模型预测控制的燃料电池船舶能量管理策略,存在预测区间内负载功率信息缺失,导致等效氢耗增加的问题,提出基于随机模型预测控制的能量管理策略。依托收集的船速数据构建马尔可夫链精准预测船速以实现负载功率预测,提出以等效氢耗最小化、锂电池荷电状态维持合理区间、燃料电池效率最大化为多目标函数的随机模型预测控制策略,将其与有限状态机策略、传统模型预测控制策略对比,并深入分析不同权重参数组合下的优化效果。仿真结果表明,与传统模型预测控制策略相比,等效氢耗减少了1.7%,燃料电池工作在高效率区间的时间更长,锂电池荷电状态与参考值误差为1.32%,并进行硬件在环实验验证。本文提出的随机模型预测控制策略,显著提升系统能效与动态适应性,为绿色航运与“双碳”战略深度融合提供创新实践支撑。 展开更多
关键词 燃料电池船舶 能量管理 马尔科夫链 随机模型预测控制
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大尺度回转体模型边界层壁面脉动压力测量及相似性分析
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作者 高岩 沈琪 +2 位作者 俞孟萨 刘进 吴波 《声学学报》 北大核心 2025年第2期299-307,共9页
采用嵌入式齐平安装的柔性壁面脉动压力传感器阵列,在声学风洞中测量了两种大尺度回转体模型的边界层转捩区频率–空间谱及其谱峰特征和湍流区壁面脉动压力并分析其相似性,得到以雷诺数为频率分段点的转捩区和湍流区壁面脉动压力拟合模... 采用嵌入式齐平安装的柔性壁面脉动压力传感器阵列,在声学风洞中测量了两种大尺度回转体模型的边界层转捩区频率–空间谱及其谱峰特征和湍流区壁面脉动压力并分析其相似性,得到以雷诺数为频率分段点的转捩区和湍流区壁面脉动压力拟合模型,模型具有一定的适用性。结果表明,回转体艏部转捩区局部雷诺数为5.27×10^(5)~1.1×10^(6),转捩状态由起始到完全发展在转捩特征谱频段的脉动压力带级增加36 dB,特征谱峰无量纲中心频率为0.2基本不变;湍流区壁面脉动压力无量纲频谱在0.1~10范围,符合Smol’yakov模型随无量纲频率的变化规律;相同模型和不同尺度回转体模型湍流区壁面脉动压力无量纲频谱,分别在0.4~4和0.1~10范围,存在3~4 dB和4 dB的尺度效应,且模型尺度大,无量纲谱高。 展开更多
关键词 回转体 壁面脉动压力 转捩 湍流
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大小舵布局水下无人航行器最优控制分配方法
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作者 张鑫 胡志强 +1 位作者 刘健 曾俊宝 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第5期885-891,共7页
针对中高速水下无人航行器(AUV)提高容错控制能力、兼顾机动性与控制精度等需求,本文提出一种“非对称X型艉舵+小水平艏舵”的AUV舵布局策略,并研究与之相适应的高效控制分配方法.本文提出的舵布局策略通过大小舵配合,在力矩需求较小时... 针对中高速水下无人航行器(AUV)提高容错控制能力、兼顾机动性与控制精度等需求,本文提出一种“非对称X型艉舵+小水平艏舵”的AUV舵布局策略,并研究与之相适应的高效控制分配方法.本文提出的舵布局策略通过大小舵配合,在力矩需求较小时,优先使用小舵以提高控制精度,力矩需求较大时,大小舵协作以满足机动性需求.建立了适用于该布局策略的控制分配模型并转化为二次规划问题,采用两阶段法求解该模型,依次为确定大舵使能阶段和求解小舵需求阶段.所形成的二次规划问题采用OSQP求解方法,首先,通过快速迭代得到中低精度解,再进行一次解精确处理,兼顾求解效率和精度.最后,通过机动性与精度、容错控制及不同二次规划方法,求解效率对比等3方面仿真,验证了研究方法的有效性. 展开更多
关键词 水下无人航行器 X型舵 控制分配 二次规划 容错控制 OSQP
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全海深载人潜水器潜浮均衡设计研究
7
作者 刘帅 胡中惠 +3 位作者 王瑶 张庆勇 施东春 叶聪 《中国造船》 北大核心 2025年第4期1-9,共9页
基于“奋斗者”号全海深载人潜水器的研制和试验,分析了载人潜水器的潜浮均衡设计要素。计算分析了在海底高压环境下潜水器耐压结构、浮力块及液压油因弹性变形而导致的体积收缩,以及因海底低温引起的液压油体积损失。针对潜水器潜浮均... 基于“奋斗者”号全海深载人潜水器的研制和试验,分析了载人潜水器的潜浮均衡设计要素。计算分析了在海底高压环境下潜水器耐压结构、浮力块及液压油因弹性变形而导致的体积收缩,以及因海底低温引起的液压油体积损失。针对潜水器潜浮均衡设计需求,进行了浮力块在深海高压环境下的实时吸水率计算和试验,并开展了浮力块实时吸水率的潜水器实艇测试。研究结果可为同类及后续潜水器的潜浮均衡设计提供参考。 展开更多
关键词 全海深 载人潜水器 潜浮 均衡设计
原文传递
深海耐压罐典型密封结构比较与优化
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作者 姜旭胤 胡震 +1 位作者 沈允生 韩俊 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第18期1-5,共5页
深海耐压罐的作用是隔绝外界海水高压,保障内部仪器设备正常工作,其可靠性首先取决于密封性能。本文针对深海耐压罐筒体和端盖的3种典型密封结构,分别从密封可靠性、操作便捷性和结构强度3个方面进行了比较。综合考虑各自优缺点,再借鉴... 深海耐压罐的作用是隔绝外界海水高压,保障内部仪器设备正常工作,其可靠性首先取决于密封性能。本文针对深海耐压罐筒体和端盖的3种典型密封结构,分别从密封可靠性、操作便捷性和结构强度3个方面进行了比较。综合考虑各自优缺点,再借鉴压力容器规范中相关密封结构的设计思路,提出了适用的新型密封结构,并在此基础上对新型密封结构进行优化。研究结果表明,新设计的结构密封可靠、拆装便捷、尺寸紧凑,其筒体根部应力经优化明显降低。 展开更多
关键词 耐压罐 密封结构 锥面密封 结构优化
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国外援潜救生装备体系现状分析及对我国发展启示
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作者 王瑶 胡中惠 +2 位作者 高成君 曹俊 姜磊 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期1-7,共7页
援潜救生装备体系能力建设对于提高国家海上军事能力、完成多样化军事任务,尤其对于保障潜艇部队战斗力和生命力具有重大意义。从整个援潜救生装备体系角度出发,对当代援潜救生装备体系构成进行明确,并介绍了各装备间协同作业方式;针对... 援潜救生装备体系能力建设对于提高国家海上军事能力、完成多样化军事任务,尤其对于保障潜艇部队战斗力和生命力具有重大意义。从整个援潜救生装备体系角度出发,对当代援潜救生装备体系构成进行明确,并介绍了各装备间协同作业方式;针对隶属于援潜救生装备体系中的相关装备,通过梳理近年来的国外主要研制机构动态、国外现役装备的最新技术状态来开展研究分析,并在此基础上阐述对我国援潜救生领域发展的相关启示。本文内容可供行业内研发人员和有关机构决策参考。 展开更多
关键词 援潜救生 装备体系 潜艇
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基于灰狼算法的复合电源能量管理
10
作者 易辉 陈辉 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期249-257,共9页
[目的]为了提高复杂工况下的船舶电能质量,针对由电池-超级电容作为复合储能系统的燃料电池船,提出一种基于小波分解的能量管理策略。[方法]首先,采用小波分解和模糊逻辑控制对船舶负载功率进行分配,同时优化电池的充放电过程;然后,采... [目的]为了提高复杂工况下的船舶电能质量,针对由电池-超级电容作为复合储能系统的燃料电池船,提出一种基于小波分解的能量管理策略。[方法]首先,采用小波分解和模糊逻辑控制对船舶负载功率进行分配,同时优化电池的充放电过程;然后,采用灰狼算法对复合储能系统的参数进行优化,从而使能量管理策略与设备参数相匹配;最后,在Matlab/Simulink平台中搭建船舶动力系统模型,进行仿真实验验证。[结果]仿真结果表明:该能量管理策略可以有效抑制燃料电池的输出功率波动,实现了各设备之间功率的合理分配,其优化后的母线电压波动降低了23.19%。[结论]研究成果可对船舶电能质量的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 燃料电池船舶 复合储能系统 储能 能量管理 多目标优化 小波分解 模糊控制 灰狼算法
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基于深度强化学习的无人艇航迹规划与控制
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作者 关巍 奚赵勇 +1 位作者 崔哲闻 张显库 《中国航海》 北大核心 2025年第3期129-136,146,共9页
本研究旨在运用强化学习方法解决无人艇航迹规划与控制问题。在航迹规划方面,采用Q学习(Q-learning)算法,针对真实水域进行航迹规划。在奖励函数设计中考虑了浅水区,并致力于减少航迹的转向点数量。在航迹控制方面,将柔性动作评价(SAC)... 本研究旨在运用强化学习方法解决无人艇航迹规划与控制问题。在航迹规划方面,采用Q学习(Q-learning)算法,针对真实水域进行航迹规划。在奖励函数设计中考虑了浅水区,并致力于减少航迹的转向点数量。在航迹控制方面,将柔性动作评价(SAC)算法与比例积分微分(PID)控制算法相结合,克服了传统PID控制器参数人工整定、调节困难的问题的同时,也规避了深度强化学习缺乏可解释性的缺点。通过与传统PID算法、遗传算法(GA)和深度确定性策略梯度(DDPG)进行对比试验,展现出所提出SAC-PID方法的优越性。仿真结果表明,所规划的航迹能够综合考虑航迹距离、浅水区、航路转向点数量等优化目标,所提出的SAC-PID方法能够很好实现航迹跟踪效果。 展开更多
关键词 航迹规划 航迹控制 深度强化学习 水面无人艇
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基于FNN优化的AUV姿态控制研究
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作者 张海龙 齐向东 +1 位作者 普勇博 张涛 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期132-137,共6页
为了满足自主水下潜航器(AUV)快速达到稳定姿态的需求,在传统增量式PID的基础上引入神经网络理论和模糊控制逻辑,提出一种模糊神经网络(FNN)PID姿态控制器。首先建立双坐标系系统,并通过受力分析得到AUV动力学模型,其次融合模糊逻辑和... 为了满足自主水下潜航器(AUV)快速达到稳定姿态的需求,在传统增量式PID的基础上引入神经网络理论和模糊控制逻辑,提出一种模糊神经网络(FNN)PID姿态控制器。首先建立双坐标系系统,并通过受力分析得到AUV动力学模型,其次融合模糊逻辑和人工神经网络的计算模型,设计AUV姿态控制器并搭建Matlab仿真模型,有效解决模糊PID控制过度依赖经验,难以应对水下复杂工况的问题。仿真结果表明,相比于传统的模糊PID控制和BP神经网络,模糊神经网络PID姿态控制器具有更快的响应速度,达到稳定姿态所需时间减少一倍以上,有效改善了AUV姿态控制性能。 展开更多
关键词 自主水下潜航器 模糊PID BP神经网络 控制优化
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基于自抗扰控制的船载主动升沉补偿系统研究
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作者 周卫鹏 李文龙 +2 位作者 丁仕风 刘鹏 周利 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第7期27-32,共6页
船载主动式升沉补偿系统存在时滞性、非线性、强干扰、不确定性等问题,极大程度影响了系统的稳定性能。将自抗扰控制技术(ADRC)运用于船载主动升沉补偿系统的控制算法设计中,对系统和自抗扰控制算法进行数学建模,并将自抗扰控制与经典PI... 船载主动式升沉补偿系统存在时滞性、非线性、强干扰、不确定性等问题,极大程度影响了系统的稳定性能。将自抗扰控制技术(ADRC)运用于船载主动升沉补偿系统的控制算法设计中,对系统和自抗扰控制算法进行数学建模,并将自抗扰控制与经典PID控制的效果进行对比,验证了自抗扰控制算法良好的动态响应性能与抗干扰能力。在6级海况风浪流全耦合环境载荷与多种海况环境载荷进行仿真分析,补偿精度高达98%,验证了基于自抗扰控制的船载主动升沉补偿系统的高适应性。开展基于自抗扰控制的升沉补偿系统模型试验,整体补偿效率达到84%以上,验证了系统具有较好的实际应用性能,在该领域工程的推广应用方面具有重要的参考价值和指导意义。 展开更多
关键词 自抗扰控制 主动式升沉补偿 时滞系统 抗干扰性能
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基于PSO的燃料电池船舶航速与功率分配策略协同优化
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作者 王宁 李志强 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期211-222,共12页
[目的]针对复杂航行环境下难以获取最优航速而导致燃料电池船舶的能效提升有限的问题,提出基于粒子群算法的燃料电池船舶航速与功率分配策略协同优化方法。[方法]采用K-means对气象环境数据进行空间网格聚类分析并作为航线分段的依据,... [目的]针对复杂航行环境下难以获取最优航速而导致燃料电池船舶的能效提升有限的问题,提出基于粒子群算法的燃料电池船舶航速与功率分配策略协同优化方法。[方法]采用K-means对气象环境数据进行空间网格聚类分析并作为航线分段的依据,进而通过船舶航行阻力分析和等效氢耗思想构建燃料电池船舶的航速-氢耗模型。同时,以加速度为优化参数设计航速优化值在航段之间传承-链接的优化方式,进而运用粒子群算法对船舶全航程航速和燃料电池输出功率进行优化。[结果]仿真验证结果表明,相较于原航速和传统航速分段优化方法,航速与功率分配策略协同优化方法分别降低了3.85%和1.99%的氢气消耗。[结论]该方法有效提高了短程船舶航行能效,并改善了传统分段优化的航速阶梯分布缺陷问题,可为燃料电池船舶的推广应用提供参考。 展开更多
关键词 氢燃料电池船舶 航线划分 航速优化 动力-航行协同优化 粒子群算法
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多制式水声通信接收机智能解译网络设计
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作者 刘兰军 成子宁 +2 位作者 陈家林 黎明 刘鸿浩 《水下无人系统学报》 2025年第2期280-290,共11页
针对复杂应用场景的信道自适应高质量水声通信需求,提出了一种支持正交频分复用(OFDM)、单载波调制(SCM)、多载波频域扩频(MC-FDSS)和单载波时域扩频(SC-TDSS)等4种信号调制方式的多制式水声通信接收机智能解译网络设计方案,分别采用基... 针对复杂应用场景的信道自适应高质量水声通信需求,提出了一种支持正交频分复用(OFDM)、单载波调制(SCM)、多载波频域扩频(MC-FDSS)和单载波时域扩频(SC-TDSS)等4种信号调制方式的多制式水声通信接收机智能解译网络设计方案,分别采用基于全连接深度神经网络(FC-DNN)和长短期记忆(LSTM)网络的智能解译模块代替传统的信道估计和信道均衡模块,针对非扩频和扩频信号调制方式设计了易于并行扩展的深度学习网络结构。基于5种典型时变信道模型进行了网络训练和测试,测试结果表明,设计的2种智能解译网络相较于传统的最小二乘(LS)估计+迫零均衡、LS估计+最小均方误差信道估计均衡方法,系统性能均有较大提升。在信噪比5 dB条件下,OFDM和SCM非扩频信号调制方式的系统误码率分别降低了约10倍和100倍;信噪比-5dB条件下,MC-FDSS和SC-TDSS扩频信号调制方式的系统误码率分别降低了约100倍和1000倍;设计的2种智能解译网络的系统性能相当,均具有良好的泛化性能,基于FC-DNN的智能解译网络的计算复杂度较低。 展开更多
关键词 水声通信 深度学习 全连接深度神经网络 长短期记忆 多制式
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基于生物启发模型的欠驱动AUV协同编队终端滑模控制
16
作者 李志豪 董早鹏 +2 位作者 刘伟 盛金亮 孙蓬勃 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期262-271,共10页
[目的]针对存在外界环境干扰以及模型不确定的欠驱动AUV协同编队轨迹跟踪控制问题,提出一种基于生物启发模型的终端滑模(BFTSMC)编队控制方法。[方法]首先,利用微分跟踪器平滑领航艇的艏向角,通过领航—跟随者的编队控制方法生成跟随艇... [目的]针对存在外界环境干扰以及模型不确定的欠驱动AUV协同编队轨迹跟踪控制问题,提出一种基于生物启发模型的终端滑模(BFTSMC)编队控制方法。[方法]首先,利用微分跟踪器平滑领航艇的艏向角,通过领航—跟随者的编队控制方法生成跟随艇的期望轨迹;其次利用反步法推导出虚拟期望速度以镇定AUV的位置误差,并采用生物启发模型,对虚拟速度控制律进行平滑处理,减少前期系统的抖振和降低对控制器的计算复杂程度;然后设计基于反正切函数的固定时间非奇异终端滑模控制器,使得整个编队系统更快收敛;最后为了减少外界环境干扰和模型不确定性带来的复合干扰,采用基于最小学习参数法的神经网络(MLP-RBF)进行补偿。[结果]相比于积分滑模控制,所提出的控制方法可使整个AUV编队系统更快、更精确地跟踪上参考轨迹。[结论]所设计的编队控制算法能够实现对AUV的三维轨迹跟踪。 展开更多
关键词 自主水下航行器 领航—跟随者法 生物启发模型 神经网络 滑模控制 编队控制
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大数据驱动下LNG动力船风险态势预测研究
17
作者 孙守强 苏玉梅 罗汉江 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第15期168-172,共5页
针对当前方法存在的风险态势综合得分计算误差大、风险态势预测精度低等问题,提出大数据驱动的液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)动力船风险态势预测方法。根据LNG动力船风险态势预测需求,确定风险数据来源,并进行标准化处理,选取... 针对当前方法存在的风险态势综合得分计算误差大、风险态势预测精度低等问题,提出大数据驱动的液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)动力船风险态势预测方法。根据LNG动力船风险态势预测需求,确定风险数据来源,并进行标准化处理,选取最适合风险指标构建风险指标体系,采用组合赋权法确定风险指标权重系数,联合风险指标实际数值计算风险态势综合得分,并制定风险态势等级划分规则,实现了LNG动力船风险态势的有效预测。实验结果表明,设计方法的LNG动力船风险态势预测资源消耗量小,风险态势综合得分计算误差最小值为0.2%,船风险态势的预测结果与实际结果相同,具有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 LNG动力船 风险指标体系 权重分配 风险态势预测 数据驱动
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AUV近水面波浪跟随控制及环境参数分析
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作者 王一 汪旋 +1 位作者 王检耀 李相衡 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期340-349,共10页
[目的]针对自主水下航行器(AUV)执行通信任务的隐蔽性要求,提出一种带折叠天线的AUV近水面通信模式。[方法]基于切片理论对规则波的波浪干扰力进行预报,建立AUV五自由度近水面运动方程;结合视线法(LOS)和PID控制器,开展AUV本体的波浪跟... [目的]针对自主水下航行器(AUV)执行通信任务的隐蔽性要求,提出一种带折叠天线的AUV近水面通信模式。[方法]基于切片理论对规则波的波浪干扰力进行预报,建立AUV五自由度近水面运动方程;结合视线法(LOS)和PID控制器,开展AUV本体的波浪跟随控制仿真研究。[结果]仿真结果表明,空间循迹运动的法向跟踪稳定精度为0.2476m,波浪跟随运动的垂向跟踪稳定精度为0.2326m,控制效果较好。同时,统计分析发现,波高和波频对控制效果影响显著,波高和波频越大,控制效果越差。[结论]所做研究验证了AUV近水面波浪跟随运动的可行性,可为高隐蔽实时通信等提供理论模型支撑。 展开更多
关键词 自主水下航行器 波浪干扰力 波浪跟随控制 视线法 PID控制
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基于AT-ISHUKF的AUV协同定位算法
19
作者 陈辉 毛征宇 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第19期107-114,共8页
针对自主水下航行器(AUV)在统计特性时变且未知的高斯噪声条件下作业时的定位精度不足问题,提出一种基于自适应阈值与改进Sage-Husa UKF(Adaptive Threshold and Improved Sage-Husa UKF,AT-ISHUKF)的AUV协同定位算法。首先,对量测噪声... 针对自主水下航行器(AUV)在统计特性时变且未知的高斯噪声条件下作业时的定位精度不足问题,提出一种基于自适应阈值与改进Sage-Husa UKF(Adaptive Threshold and Improved Sage-Husa UKF,AT-ISHUKF)的AUV协同定位算法。首先,对量测噪声协方差矩阵更新进行改进,以降低误差协方差矩阵失去正定性的风险;然后,引入自适应阈值判断噪声特性变化是否明显,若变化明显,采用较小的自适应因子来更快地适应这种变化,若变化不明显,则采用较大的自适应因子来保持估计的稳定性。仿真结果表明,在噪声统计特性时变且未知的基础上,统计特性突变为原来的5倍,平均定位误差比Sage-Husa-UKF算法减少了48.9%,均方根误差减少了61.7%。提出的AT-ISHUKF算法在噪声统计特性时变且未知的情况下有效地提高了跟随AUV的定位精度和滤波的鲁棒性。 展开更多
关键词 自主水下航行器 无迹卡尔曼滤波 协同定位 自适应阈值
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三体船的运动模型建模和减摇控制技术研究
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作者 李传军 张思露 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第13期32-35,共4页
三体船独特的结构使其在多领域应用潜力巨大,但复杂海况下多自由度耦合运动及片体干扰带来的减摇控制难题,制约其工程应用。本研究构建考虑非线性因素的三体船运动模型,分析片体间距对流体干扰的影响规律。设计“前馈补偿+反馈调节”双... 三体船独特的结构使其在多领域应用潜力巨大,但复杂海况下多自由度耦合运动及片体干扰带来的减摇控制难题,制约其工程应用。本研究构建考虑非线性因素的三体船运动模型,分析片体间距对流体干扰的影响规律。设计“前馈补偿+反馈调节”双环减摇控制算法,前馈基于ARIMA模型预报波浪干扰,反馈采用自适应滑模控制抑制耦合运动。仿真结果表明,该算法在横摇、纵摇和垂荡控制性能上优于传统方法,为三体船减摇控制提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 运动模型 减摇控制 三体船 前馈补偿 波浪干扰
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