船舶在随机波浪中操纵运动预报

将船舶操纵运动模型和船舶耐波性理论结合起来,建立了适用于求解船舶在随机波浪中运动的六自由度数学模型。该模型采用水平随船坐标系,与操纵运动有关的水动力采用经验公式估算;与耐波性相关的水动力除二阶力外采用从频域到时域的方法,其中一阶波浪力通过脉冲响应函数的卷积求取,记忆效应力由时延函数的卷积表示;对于二阶波浪力则只考虑其定常部分。最后,应用该模型对一艘集装箱船在静水、规则波、随机波下的回转运动进行了预报,并就波浪对回转运动的影响做了讨论。认为一阶力对船舶操纵运动影响不明显;在考察波浪对船舶操纵运动的影响,必须考虑二阶力的作用。

单体喷水推进船舶动力定位控制方法研究

面向一型喷水推进器为动力定位执行机构的单体喷水推进船舶,开展了船舶仿真模型建立、推力分配及进一步动力定位相关控制算法设计与仿真模拟。针对传统的定步长Kalman滤波提出了改进方案,同时考虑到单体喷水推进船舶的特殊性,对推力分配算法进行了优化,并基于荷载前馈的PD控制算法开展了不同工况下的仿真试验。试验结果表明,所提出的喷水推进推力分配算法能够有效控制一型单体喷水推进船舶实现定点、定艏向、移位、转艏等动力定位典型功能,并具备一定抗外部干扰能力。

基于构造矩阵零空间的动力定位系统推力分配方法

在动力定位系统中,推力分配方法是联系运动控制算法和执行机构的纽带,具有十分重要的意义。回顾目前用于海洋工程船舶动力定位系统的主要推力分配算法,针对动力定位系统中常见的过驱动推力分配问题提出了一种基于船舶推进器构造矩阵零空间的分配算法。该方法将构造矩阵分解为基空间和零空间,目标推力可以由基空间保证;零空间向量并不影响总的目标推力,但影响单台推进器的推力,目标函数可以在零空间上优化。并将这一算法应用于某一工程船的动力定位仿真模拟,对该算法进行了验证。

Z型可伸缩全回转推进器轴系扭振计算

以某2000t浮吊动力定位用Z型可伸缩全回推进器为例,分析了Z型可伸缩全回转推进器轴系的结构特点,建立扭振计算的集中质量模型,计算轴系的固有频率及振型,采用模态叠加法进行轴系的强迫振动响应计算,验证高弹联轴器的选型。

无迹卡尔曼滤波器在船舶运动状态估计中的应用

基于无迹卡尔曼滤波,提出了一种适用于船舶水平运动状态估计的方法。该方法可以根据已知的传感器采样数据(位置、风速、推进器推力等),预测船舶的运动状态,将处于风、浪、流等荷载作用下的船舶的水平运动中的低频运动和波频运动分离,并辨识一些与船舶运动相关的参数,如流速、流向、风速、风向等。通过计算机仿真实验验证了该算法的有效性。