船舶实时综合监控系统设计

为了实现船舶驾驶台和机舱的综合集成监视和控制 ,实现全船一体化管理 ,本文结合相关项目的研究与开发 ,给出了整个监控系统的设计方案。文中着重论述了该系统的软硬件和界面设计情况、并对其中的一系列关键问题做了相应的解决。

船舶综合控制系统研究与设计

根据国内船舶自动化产业的现状和造船行业的发展形势,分析了研发船舶综合控制系统的重要性;介绍了船舶控制系统的组成以及传统控制方案的不足;然后,提出并分析了基于分布式控制单元的控制系统设计方案。最后,基于中控WebField ECS-100控制系统,实现了船舶综合控制的模拟仿真系统,试验结果表明了该方案的可行性和有效性。

舰船综合自动化系统的现状与发展趋势

文章介绍了舰船综合自动化系统的主要构成和发展现状,以及舰船综合自动化系统的网络体系结构及现场总线应用状况,展望了舰船综合自动化系统的未来发展趋势和前景.

船舶轮机控制与管理一体化系统

本文介绍了我国自行开发研制的船舶轮机控制与管理一体化系统，并对其可靠性进行了理论分析。该系统由主机遥控、自动电站、油水与压载自控、船舶浮态自控、监测调控及轮机管理中心等子系统组成。其体系结构为控制级、操作级和管理级三级结构，由舰船２＋实时网联网。该系统利用网络实现了多重冗余设计，以计算机实时仿真系统取代了传统的控制系统与柴油主机、发电机组的陆上联调与配机试验。

水下潜器姿态角的分数阶PID控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶PID控制器和常规PID控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶PID控制器的控制效果明显优于常规PID控制器,且分数阶PID控制器具有更强的鲁棒性。

基于Ciscrea AUV耦合模型的H_(∞)鲁棒控制器设计

[目的]为实现Ciscrea自主式水下航行器(AUV)的空间轨迹跟踪与艏摇控制,设计一种多输入多输出(MIMO)鲁棒控制器。[方法]采用摄动法将AUV模型中惯性矩阵的参数不确定性和二次非线性阻尼作用表述为不确定集合,通过线性分式变换(LFT)得到广义系统。针对广义系统,采用H-infinity综合方法求解AUV的MIMO鲁棒控制器,以及结构奇异值方法分析控制器的鲁棒稳定裕度。通过MATLAB仿真,模拟AUV的三维轨迹跟踪与艏摇控制,以验证鲁棒控制器性能,并在有/无干扰的情况下对其跟踪能力进行比较。[结果]通过计算得到了稳定鲁棒控制器的结构奇异值的上、下界。结果表明,设计的鲁棒控制器可有效消除干扰信号引起的输出扰动。[结论]所提控制方法具有良好的抗干扰性能,适合用于解决AUV多自由度模型中参数不确定性和非线性问题,并可为AUV在实际海洋环境下的运动控制研究提供有益参考。

舰船综合平台管理系统

目前,舰船自动化水平已经很高,无人机舱、自动化导航、一人桥楼驾驶都已成为现实,已经逐步发展到综合平台管理系统。它对减少人员、提高工作效率和航行安全性效果显著,特别是可大大降低全寿期费用。因此,世界各国海军开始争相采用综合平台管理系统。本文主要介绍了综合平台管理系统的发展概况,美国海军的综合平台管理系统的发展和组成,并详细介绍了各个子系统的组成和功能,包括综合舰桥系统、标准监视和控制系统、综合状态评估系统和损管系统。最后,介绍了ABB公司和CAE公司的2个综合平台管理系统。

基于模糊神经网络控制的水面无人艇建模与仿真

水面无人艇(USV)的控制是智能控制与船舶控制的一个重要研究方向。由于船舶运动的复杂性,自动航向控制是水面无人艇研究中的一个关键问题,传统控制方法很难取得好的控制效果。本文对模糊逻辑和神经网络智能控制方法及其在船舶航向控制的运用进行了研究。选取滑行艇作为无人艇艇体,采用喷水推进装置,利用模糊神经网络对艇体的航向进行控制,利用Matlab软件对水面无人艇进行建模,对3种海况干扰无人艇的情况进行实时仿真,仿真结果基本令人满意。

基于CAN总线的船舶智能控制系统设计

基于CAN总线的船舶智能控制单元以S3C44B0X作为MCU,采用MCP2510 CAN控制器,组成分布式控制系统。将该系统应用于船舶的集中控制,通过CAN智能节点,将船舶中的各部分连接局域网,实现现场的检测、控制,远端的监视、报警。

遗传算法在船舶转向避碰幅度决策中的应用研究

针对船舶避碰决策系统中的船舶运动趋势和避碰时机,应用遗传算法模型,实时预测各目标船相对于本船在下一时刻的运动参数,预估目标船相对于本船的最近会遇距离(DCPA)和最近会遇时间(TCPA)。同时,应用遗传算法模型预测避碰最优角度问题。仿真结果表明,该方法能有效提高船舶海上航行的灵活性和安全可靠性,达到提前预警和帮助驾驶员提前做好避碰准备等目的。

船用网关的设计与实现

阐述了船用网关的主要功能:实现上层网(以太网)与下层网(现场总线网)之间的信息交换;实现现场总线网实时报警的中文图形显示;提出船用网关的方案设计方法、硬件组成、软件组成和具体实现;在PC/104上用嵌入式实时操作系统VxWorks实现船用网关的功能并给出了关键代码。

电控发动机实时监控系统研究

采用VB和实时操作系统技术设计电控发动机监控系统,研究在μC/OS-II平台上实现系统控制以及与上位机进行通讯的工作模式,论述监控系统的时钟节拍、通讯和任务管理等方面的设计思路;实验证明,设计的实时监控系统在监控能力、时间精度、控制时序和系统的扩展潜力等几方面都能满足电控发动机的监测控制要求。

基于极大似然法的高速无人艇操纵响应模型参数辨识

高速水面无人艇操纵性预报精度取决于其运动模型中的参数获取精度,针对传统扩展卡尔曼滤波算法难以获取较高精度的模型参数问题,提出一种采用极大似然法辨识获取无人艇操纵运动2阶非线性响应模型参数的方法。基于某无人艇响应模型参数进行20°Z形仿真实验,采集艏向角和舵角变化数据,根据辨识原理与前向差分法设计一种极大似然辨识方法,通过辨识获取了模型参数。进一步研究发现在极大似然法辨识过程中部分参数有参数漂移现象产生,分析得到参数漂移产生的原因在于使用差分法处理Z形实验数据时忽略了舵角变化率的影响。采用正弦仿真实验数据结合极大似然法进行改进辨识研究,其舵角变化率可直接对舵角求导得到。针对极大似然法与扩展卡尔曼滤波算法的辨识结果展开操纵运动仿真实验。实验结果表明:通过极大似然法辨识获取的参数比传统卡尔曼滤波算法能更精确地预报无人艇的操纵运动,且基于正弦仿真实验数据辨识能有效解决极大似然法的参数漂移,从而为极大似然法辨识结果提供更高的精度。

舰船综合监控中上层计算机网络的冗余设计

通过网络实现舰船综合监视、控制和管理是当前舰船自动化的发展方向。现有的舰船综合监控产品一般由多台地理分散的下位机和一台上位监控管理计算机组成 ,尚未形成网络化的上层监视、控制与管理。为了灵活地实现舰船仪器和设备的综合监控 ,同时解决高可靠性、高实时性和可诊断性等问题 ,针对上述不足 ,结合相关项目的研究与开发 ,在现场网络的基础上设计了上层计算机网络 ,给出了其中的软件分布 ,并对系统中的工控、监控、网络和数据库等方面的冗余设计和实现进行了详细的叙述。

CY8800舰船网络自动化系统可靠性设计

本文论述了以多重冗余设计的微机局域网络应用于舰船控制系统中的可靠性,介绍了以此为原则设计的CY8800系统。CY8800系统采用改进的星形网络,即双重树形实时网络,该网络具有节点双重冗余设计,分级树形结构和网络服务器分散到各节点等特点,其可靠性和抗干扰性高。本文还简略介绍了CY8800系统中的控制级、操作级和管理级微机的特点和功能。

地效翼船的动力选择

地效翼船作为一种新型的高效运载工具,已经越来越受到各个海上强国的重视.随着科技的进步,一些制约地效翼船发展的技术问题,已经逐步得到了解决.地效翼船完全有可能为未来的海洋运输带来革命性的进步.文章对地效翼船的动力选择问题做出了较全面的分析,指出中小型地效翼船和大型掠海地效翼船的动力特点.根据我国的动力现状,对我国地效翼船的动力选择进行了探索,提出了可行的动力策略.

船舶动力定位系统设计及试验研究

本文把自适应卡尔曼滤波器理论和最优控制理论应用于典型的船舶动力定位系统。它是基于线性化的船舶运动方程,通过自适应卡尔曼滤波器对船舶在风、浪、流的作用下的高频运动和低频漂移分别进行估计,以保证定位控制仅仅对船的低频漂移进行补偿。本系统中的自适应滤波能自动适应海况的变化,以保证估计参数的精确。该系统设计已在中国船舶科学研究中心耐波性水池通过模型试验进行了验证。

基于LabVieW的无人值守机舱报警系统设计

设计了基于LabVieW软件实现的船舶机舱报警监控系统。介绍了报警平台的基本组成、功能及软硬件的实现方法,并给出了系统的流程框图。经实践证明,该系统运行可靠,性能优良,提高了船舶机舱监控自动化水平。

FCS技术在海洋工程设备监控上的应用

阐述了FCS(现场总线控制系统)技术,以国外先进FCS架构为例对FCS技术优势进行了分析,并介绍了FCS技术在某海洋平台上的典型应用。由于FCS技术在信息集成、网络化和智能化等方面的优势,增强了现场信息集成能力、开放性、互换性、互操作性和可集成性,提高了系统可靠性和维护性,降低了系统及工程成本。

船舶自动化的技术需求与研发重点

简要介绍了船舶自动化技术发展的历史进程及国内外技术水平现状。结合三大自动化基本系统及其它系统对船舶自动化的技术需求,指出了当前应着力开展的研发重点和目标,并就如何具体实施提出了若干建议。