卫星导航系统的新进展及其在舰船上的应用

介绍了全球卫星系统 (GNSS)的一些相关知识 ,简述了GPS、GLONASS、伽利略 (Galileo)系统和我国双星定位系统的发展与现状 。

一种新型吊舱推进自航试验测控技术

设计了一种新型的应用于吊舱推进自航试验的测控系统;进一步缩小吊舱动力仪的尺寸,该套测控系统将扭矩传感器放置在电机输出端,从而避免了因船模尺寸过大而带来的一系列试验问题;该测控系统分为吊舱单元驱动程序和吊舱水动力信号采集程序两个软硬件模块,采用MODBUS通信协议控制伺服电机转动,实现了双吊舱推进器之间的转速同步;采用NI公司的LabVIEW进行软件开发;在对某海洋工程船进行吊舱推进器自航试验中使用了该测控系统,试验得到实船自航因子及收到功率等参数。

融合改进动态窗口法与速度障碍法的无人船局部路径规划

为解决传统动态窗口法未考虑无人船的运动特性,规划路径绕行于障碍物稠密区外围,路程偏长,且与动态障碍物距离过近,动态避障效果不佳等缺点,提出融合改进动态窗口法与速度障碍法的无人船局部路径规划算法。首先,对于无人船的运动特性,在速度选择中考虑艏摇角速度及漂角的影响;其次,提出障碍物搜索角这一概念,更好地处理障碍物对无人船航行造成的影响,使得无人船可穿行于障碍物稠密区而不发生碰撞,且可大大缩短航行的路程与时间;最后,融合速度障碍法,并根据无人船与动态障碍物的相对速度提出新的动态窗口法评价函数,使得无人船在避碰安全的情况下以较快的速度避开动态障碍物。数值仿真结果表明,改进方法规划的路径曲折少、更平滑,有利于无人船的航行,在路径长度、航行时间与平均速度等方面均优于传统算法,并且具有更强的动态避障调节能力。

基于增广拉格朗日差分进化算法的长江内河船舶航速优化问题研究

航速优化作为内河船舶实现节能减排以及降低运营成本的有效措施之一,深受学术界的关注。本文以航行于长江航道的某7500 t内河散货船为研究对象,以实船设计数据为基础建立船舶阻力-主机-螺旋桨之间的能量传递关系模型;基于长江航道环境数据建立用于航速优化的长江航道数据模型;进一步地,以增广拉格朗日方程(augmented Lagrange equation)以及差分进化(differential evolution)算法为基础设计用于求解内河航速优化问题的ALDE算法。通过选取典型工况,分析7500 t内河散货船往返于江阴港与宜宾港之间的航速优化以及油耗结果。仿真结果表明:所设计的ALDE算法能够有效求解内河航速优化问题;通过实施航速优化,在指定航行到达时间的约束下能够节约2.76%的船舶柴油消耗。本研究可对内河船舶的节能以及降低航运成本起到重要的作用。

三自由度运动仿真平台设计及应用

详细介绍了船舶三自由度运动仿真平台的控制原理及硬件和软件的工程实现。硬件由运动平台和电控系统构成,电控系统是双闭环反馈控制系统,执行机构是伺服电机,输入信号由计算机中控制软件给出。编制不同的控制软件,平台可以仿真实船不同的运动历程。最后介绍了平台在船舶运动预报中的应用。

相含量与晶粒半导化对CaCu_3Ti_4O_(12)介电性能的影响

在25-355K温区范围内测定了陶瓷样品的介电性能；用XRD测量了其结构；分别考察了介电常数与晶相含量、测试频率间的关系．结果表明：样品的晶相含量对其介电性能的影响不是惟一的，当相对晶相含量较低时，晶相含量与CaCu3Ti4O12相对介电常数成正比；当相对晶相含量较高时，晶粒半导化程度对CaCu3Ti4O12的介电性能有明显的影响，半导化程度越高，其宏观介电常数也越大．

CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能及其内耗

采用固相反应法制备CaCu3Ti4O12陶瓷材料,用阻抗分析仪测定其介电常数和内耗.结果表明:在频率一定的条件下,CaCu3Ti4O12陶瓷的内耗在某一温度时出现了一个最大值,偏离该温度时内耗迅速下降;随着频率增加,内耗峰向高温区域移动.在低温条件下,CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数较小;当达到某一温度后,介电常数发生突变;当大于该温度后,介电常数基本维持在较高值,且随频率增加,所对应的温度逐渐升高.CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数与其内禀结构、阻挡层电容有关,内耗和频率与温度的关系满足极化子模型;而在一定温度下介电常数发生的突变亦与极化子本身的特性有关.

舵减横摇技术实船应用研究

舵减横摇技术具有节省空间、性价比高等优点,是一种非常可取的横摇减摇技术.简要介绍其基本原理、实用化试验样机的研制及实船试验情况.经实船使用考核表明:样机工作稳定、减摇效果良好,为减小横摇提高舰船的耐波性提供了一种简单易行的技术途径.

CaCu_3Ti_4O_(12)的制备及电导研究

按CaCu3Ti4O12的组分进行化学配比,经850℃-955℃预烧、900℃-1100℃烧结6 h,成功制备了CaCu3Ti4O12粉体前驱体和CaCu3Ti4O12巨介电常数陶瓷材料.用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)对体系进行了结晶性能和形貌观察.用阻抗分析仪在25 K-355 K温区范围内测定了陶瓷样品的介电性能和电导.结果表明:955℃预烧的粉体在1060℃温度下只需烧结6 h,陶瓷样品的介电值在10 kHz频率下,在100 K-355 K范围内可高达2.0×105,与文献报道的相比,其介电性能最好且烧结时间最短;电导与温度及频率的关系是由电子、声子与外场的共同作用决定的.

HMR3000数字罗经模块在地效益船上的应用

HMR30 0 0数字罗经模块由于其测量原理的限制 ,在某些特殊的应用场合 ,横摇和纵摇输出将可能出现较大的误差。本设计针对地效益船 ,利用加速度传感器对其输出的横摇信号进行修正 ,获得正确的横摇信号 ,并作为姿态指示装置得到了成功地应用。

虚拟仪器在深水拖曳水池 常规试验测试自动化平台设计中的应用

本文利用LabVIEW作为虚拟仪器开发平台，成功开发了针对深水拖曳水池常规试验的试验测试系统。通过在LabVIEW环境下对其他多种编程环境下生成代码的调用，充分发挥了其他专业软件的专长，继承了已有软件模块，从而迅速有效地搭建起符合试验要求的虚拟仪器，并实现从测试到初步报告生成的自动化。

高品质功率放大器的改进

市场上销售的高品质功率放大器虽然品质很好,但电路复杂、价格昂贵,不易被消费者接受。自制的功率放大器价格便宜,不仅在0.4kHz-20kHz频率范围内放大倍数(Av)基本保持不变,而且在低频端(0.01kHz-0.4kHz)放大倍数提升,补偿了扬声器低频段的低响度,音质更佳。其性能稳定,基本上达到了高保真的效果。

具有艏前波观测量的大型舰船姿态运动极短期预报

本文提出了具有艏前波观测量时大型舰船姿态运动建模的预报方法 ,仿真计算表明 ,该方法具有满意的预报精度。最后 ,将该方法与通常的AR方法进行了比较。

小水线面双体船纵向运动控制系统的试验研究

提出了小水线面双体船纵向运动控制系统的数学模型,并建立了该系统的试验平台,开展了前后鳍静态和动态水动力特性试验,分别进行了无控船模和前后鳍控制船模在规则波中的耐波性试验。试验结果表明,所设计的前后鳍对该小水线面双体船具有可控性;由确定控制矩阵K的方法获得了初步优化的控制规律;经初步优化控制后的实船,在不规则波上的升沉和纵摇有义值分别下降26.9%和32.0%。

具有ARC功能的摇板式造波机的应用研究

船舶试验科学的发展促进了水池试验水平的提高,采用具有ARC(主动式消波)技术的造波系统会有效地吸收各种反射波,明显提高水池的波浪模拟质量。本文针对摇板式造波机,对主动反射吸收造波原理进行推导,提出了适用于规则波和不规则波的摇板式造波机的主动消波方法,并在水槽中设计出一套用于ARC造波的计算机控制单元板造波装置,最后通过试验结果对这种方法进行了主动消波的验证。

动力定位系统推力分配非线性最优化研究（英文）

推力分配系统对动力定位系统的定位性能起决定性作用。文章提出了一种有效的动力定位系统推力分配最优化方法,将推进系统的能耗、推进器的磨损、推力误差、奇异结构避免作为目标函数。同时考虑推进器的推力极限、最大推力变化速率、最大旋转速率等因素,将推力分配转化为带有非线性约束的非线性最优化问题,从而利用非线性最优化求解算法求得最优解。为了验证所提出的推力分配优化方法的有效性,开展了风、浪、流作用下的模型试验。试验结果表明所提出的推力分配优化算法是有效的。

限制区域水面无人艇路径规划与跟踪控制研究

路径规划与跟踪控制是水面无人艇自主航行的关键技术。首先,采用概率地图法(PRM)对水面无人艇的路径规划进行了研究,详细介绍了概率地图法的原理以及算法实现流程,针对传统方法在工程实际中存在的问题,结合无人艇操纵性能约束提出了简单有效的改进方法,进行了算例验证;其次,以PRM规划路径为目标对象,开展了欠驱动无人艇路径跟踪控制技术研究,对操舵响应非线性模型进行线性化处理,考虑舵角饱和约束限制,设计了模型预测控制器,舵角的执行指令可以通过二次规划算法求解;最后,进行了限制区域水面无人艇路径规划和跟踪控制的联合仿真验证。研究结果表明:概率地图法可以成功地应用于限制区域无人艇路径规划,方法可实现性好、效率高;规划所得的路径由一系列直线段组成,有利于路径跟踪控制;通过模型预测控制可以快速平稳地实现欠驱动无人艇对目标路径的跟踪控制。

一种船模和实船试验中的船舶运动测量系统(英文)

开发了一套耐波性船模和实船试验中测量船舶运动的系统 ,该系统由加速度传感器、角速率陀螺和数据分析、处理软件组成。在数据处理过程中 ,采用一种非线性迭代算法。对该测量系统进行了水池模型试验和实船试验的验证 ,也利用三自由度运动平台进行了比测 ,比较结果令人满意。本装置是一种可靠性好、成本较低的船模和实船在波浪中运动测量系统。

航行船舶在波浪中响应长期监测技术

船舶在运营中遭遇恶劣海况时结构可能会发生破坏,从而对船舶在海上航行的安全性产生严重影响。对航行船舶结构安全性的实时监测与评估是船舶设计研究人员非常关注的问题,它对船体结构的研究、设计和标准制定以及航行操作都有重要的意义。对研发成功的一套航行船舶在波浪中响应的长期监测系统(LOTEMS)及其在实船航行中的长期应用情况进行介绍和分析。该系统能对船体结构的总纵强度和局部强度、船舶6个自由度的运动模态以及船舶的加速度进行实时的跟踪测量和分析,可为船舶结构安全状态提供必要的警示信息,以便为船舶操作人员航行决策提供辅助依据。