基于方向谱的船舶摇荡运动仿真系统研究

船舶摇荡运动数据对于船舶设计与航行安全性分析十分重要,船舶模型在不同海况下的摇荡仿真可指导工程师优化船舶设计。构建了一种基于方向谱的船舶摇荡仿真方法。该方法采用方向谱描述海浪,由切片法获得船舶的响应振幅算子(RAO),基于线性假设和叠加原理采用频谱分析法计算获得船舶摇荡运动频域解和时域解。基于DIRECTX和VC++建立了船舶摇荡运动仿真系统,能仿真工作于不同风浪环境下的船舶摇荡运动响应,仿真结果与实测结果的频谱特征一致,并实现了船舶摇荡运动的仿真结果可视化,可综合反映船舶的航行状态。

基于回声状态网络的船舶摇荡连续预报方法研究

回声状态网络(ESNS)是一种新型递归神经网络,可通过对有限的已知样本进行训练,建立非线性模型来预报未知样本。该算法在解决非线性问题时具有一定优势。无需知道海浪的先验信息和船舶航行姿态的状态方程,仅利用实测的船舶横摇、纵摇历史数据,寻求规律即可进行实测摇荡数据的极短期预报。仿真结果表明,该算法在预报15 s以内可达到较高的预报精度,通过预报窗口的平移,可以进行连续在线预报。

船舶摇荡运动分析的线性时域切片方法

[目的]为了研究船舶在波浪中运动预报的非线性切片方法,从线性时域切片方法出发进行初步探究。[方法]在切片假设前提下,推导二维剖面满足的边界条件,求解二维剖面的水动力系数,进而求解全船的受力及运动响应,并采用方向导数的数值差分方法计算速度势沿船长的偏导数。计算Wigley I船的水动力系数及KVLCC2船、8 000 TEU集装箱船的运动响应,并与其他相关方法的计算值及试验值开展对比研究。[结果]结果显示,所得结果与模型试验结果总体上吻合良好,具有良好的适用性。[结论]所做研究对后续开展船舶非线性时域切片运动预报具有一定的借鉴意义。

基于随机海浪理论的船舶摇荡运动仿真研究

为确定海运时船舶及其上所载货物所受的随机波浪载荷,以保证船舶和货物在海运中的安全性,提出将随机过程理论运用于不规则海浪的模拟过程,确定了随机海浪的数值建模方法,创造性地结合谱分析方法进行船舶运动研究,并通过数值计算方法模得出特定条件下船舶摇荡运动的功率谱密度分布.

船舶大幅摇荡运动的计算机仿真

应用数值 -模拟式的计算工具对船舶的摇荡运动进行了仿真研究 ,工作是在SIMULINK仿真工具箱中进行的 ,研究了船舶运动的某些动力学问题 ,如随浪中的非线性参数激励横摇运动、纵摇 -升沉的耦合运动 ;研究表明 ,对于非线性动力学系统 ,尤其是涉及到多自由度运动耦合的情形 。

船舶减摇鳍不确定非线性系统的变结构鲁棒控制

船舶减摇鳍非线性系统延模中存在参数的不确定性，和由于系统状态变化而引起参数变化大外界干扰等所产生的不确定性。本文提出了一个变结构鲁棒控制算法。经仿真试验表明，该算法对于船舶减摇鳍控制系统十分有效，特别是鲁棒性能令人满意。

救助船模拟器中Stewart摇摆台运动仿真

针对救助船模拟器中液压Stewart摇摆台的空间运动模拟问题展开研究。从机构运动学角度分析各构件的装配约束关系,在3D视景交互软件Virtools的编程环境中,实现摇摆台的三维空间装配,并通过试验验证了装配算法的正确性。以南海救111船(NHJ111)为对象,计算其在不规则波中的时域横摇和纵摇运动,作为输入信号控制三维虚拟摇摆台的运动,并给出摇摆台的6个液压缸活塞杆伸缩量的位移曲线。结果表明,能有效地对Stewart平台进行运动学反解分析,实现对救助船摇荡运动的模拟,为配备有Stewart平台的救助船模拟器的研究奠定基础。