舰船捷联惯导传递对准仿真验证系统设计

为解决船用捷联惯导系统传递对准仿真中载体机动方式与实际差别较大的问题,提出了基于舰船空间运动的传递对准精度考核的仿真验证系统,提高载体机动方式仿真逼真度。仿真验证系统通过舰船空间运动建模,提供接近真实运动环境的空间运动参数;通过设计空间变换算法,实现了空间运动参数与主惯导惯性器件模拟输入的转化;通过杆臂及挠曲变形计算,实现了子惯导惯性器件模拟输入的转化;文中给出了各模块的算法及解算流程。"速度+姿态"传递对准算法仿真验证结果为10 s内水平失准角精度优于0.02;方位失准角精度优于0.05。仿真验证试验结果表明了该方案的可行性和实用性,该方案为其他领域的传递对准方案分析及验证提供了有效的参考依据。

地效翼船空间运动的数学模型(英文)

从地效翼船非线性空间运动方程组出发,借助小扰动线性化理论,并假设初始运动条件为不对称运动(’0≠0,#0≠0),使原来的非线性项变成线性项,但仍然包含纵、横向的干扰,这样得到包含纵、横向干扰的线性空间运动方程组。再根据地效翼船的自身特点,给出地效翼船自控系统的控制方程,并对各种干扰(波浪、操纵、其它脉冲干扰输入)信号进行数学描述。最后得到地效翼船的数学模型,可以开展地效翼船的数学仿真研究和地效翼船自控参数的优化研究。

地效翼船自控参数的优化研究(英文)

介绍了基于地效翼船空间运动方程的自控参数优化方法。首先建立了带有自控参数的地效翼船空间运动方程;再以MATLAB为工作平台,利用其非线性多目标函数fmincon(),建立优化系统的数学模型;最后采用MATLAB/GUIDE编制了自控参数优化程序,对地效翼船自控参数进行了优化计算。结果表明:通过地效翼船自控参数的优化计算,可以达到规定的运动性能指标,不必单纯依靠气动设计来解决地效翼船的运动稳定性和操纵性问题。

舰载武器惯导系统传递对准仿真验证的研究

针对传统船用惯导系统采用理想运动状态对传递对准方案进行仿真验证的问题,提出了引入舰船空间运动模型的传递对准仿真验证方法。通过舰船空间运动模型提供接近真实运动环境的空间运动参数,并实现了空间运动信息至惯性敏感信息的正确转换,给出了各模块的空间变换算法转换流程。"速度+姿态"子惯导传递对准模块的仿真精度优于0.05°,证明了仿真验证系统变换算法的正确性。该研究设计为开展其它领域的传递对准仿真验证提供了有效的参考依据。

变步长LMS算法相空间重构的AR模型预报仿真

研究船舶运动姿态预报问题,存在着预报精度不高和收敛速度慢的问题,根据船舶运动具有混沌特性的特点,提出了VSS-LMS算法重构相空间,建立AR预报模型,实现了对船舶运动姿态的预报仿真,提高了稳态的预报精度,并在初期就能很好地提高收敛速度。经实验证明,基于VSS-LMS算法的混沌相空间重构AR预报模型预报精度更高、预报时间更长,且具有更快的收敛速度,为船舶运动姿态实时在线预报提供了理论依据。

汽车运输船的响应型非线性数学模型

为了建立一个复杂程度适宜、精度满足要求的非线性船舶运动数学模型,用非线性状态空间数学模型做船舶回转试验,采用最小二乘法辨识出船舶的非线性参数,最后用得到的响应型非线性船舶运动数学模型做Z形试验,并与实船试验结果比较.研究结果表明,仿真曲线与实船试验曲线符合度较好,与状态空间模型相比,该模型计算比较简单,所得微分方程可保留非线性影响因素,可以满足进行船舶闭环控制系统仿真研究时对模型精度的要求.

飞船舱段应急分离过程的动力学分析和计算

在上升段大气层外当出现紧急情况时航天飞船的逃逸及随后的舱段应急分离过程是复杂的多个舱段的相对运动过程。针对这个过程,建立了舱段的相对轨迹运动和相对姿态运动的数学模型,包括动力学方程、运动学方程和几何关系方程,定义了对象组合体,强调了主体和客体的关系;并且按工程实际情况划分了飞行阶段。在数学模型以及对象定义和阶段划分的基础上建立了一个大规模的软件来进行全面的分析和仿真,并给出了典型工况下的结果示例。

舰载雷达鉴定试验数据处理关键问题分析

舰载雷达鉴定试验是雷达试验的重要部分。为了对雷达的性能作出置信度高的评判,数据处理是关键。只有因素考虑全面、模型建立正确,才能获得高精度的真值数据,进而实现对雷达的可靠评判。分析了数据处理的流程和关键环节,针对空间变换、舰体运动参数补偿、时间校准3个关键问题进行建模,并用实例计算结果验证了模型的可行性和有效性。

船舶轴系装配用智能支架的研究与实现

针对船舶推进轴系装配工艺中存在的安装移位速度慢、装配精度低、定位费时费力等不足,设计了一套模块化的船舶轴系装配用智能支架,并在船舶轴系装配试验台上进行了装配试验和误差分析。研究结果表明,该系统可以根据操作人员的指令,自动实现轴系空间位置和姿态的高精度控制,位置精度可达0.01 mm,角度精度可达0.01?。在选用的常用测量设备的误差范围内,可以保证装配轴系位置和姿态的高精度控制,能高效、安全地完成船舶轴系的装配,显著缩短船舶轴系的建造周期。

小水线面双体船稳定鳍控制策略研究

小水线面双体(SWATH)船作为一种新型高性能船舶,其运动姿态需要配装稳定鳍设备进行控制。基于对小水线面双体船运动方程的分析,对其纵向运动和横向运动进行解耦。针对SWATH纵向运动控制系统的状态空间模型,采用LQG最优控制理论来设计和优化系统;对SWATH横向运动控制引入参数可变的PID控制算法,获得最优的减横摇效果;并对横向运动和纵向运动控制信号进行动态的运算处理。通过对1艘小水线面双体船的参数进行仿真,结果表明,运用该控制策略能有效地控制SWATH船的运动姿态,减小垂荡运动和纵摇运动的幅值,并对横向运动实现了较好的减摇效果。

排列间距对旧船改造的养殖工船的水动力影响分析

基于水动力分析软件AQWA对并排系泊的由旧船改造的养殖工船进行数值模拟分析。通过改变相邻养殖工船的排列间距得到不同工况下养殖工船的运动响应,并将其与单船工况下的养殖工船的运动响应进行对比。结果显示,随着相邻养殖工船间的间距增大,最先迎浪的船舶在横摇方向上的运动响应几乎不受船间距的影响,而在垂荡方向上的运动响应则大于单船工况。出于船只安全考虑,并排系泊的养殖工船需对其垂荡运动进行额外校核。

基于最优变分模态分解与相空间重构的LSTM船舶横摇运动预测

为提高船舶海上作业稳定性,需要精确预测船舶横摇运动,以增强船舶横摇补偿控制效果。建立了一种基于最优变分模态分解与相空间重构的长短时记忆神经网络船舶横摇运动预测模型。该模型利用最优变分模态分解方法,将船舶横摇运动数据分解成多个不同频率尺度且相对平稳的模态分量;基于最大Lyapunov指数对各模态分量进行混沌性判定;对非混沌分量进行单维LSTM预测,对混沌分量利用C-C方法重构相空间后进行多维LSTM预测;将所有分量预测结果线性组合,得到船舶横摇运动预测输出。通过仿真试验与ARIMA、BP、LSTM模型进行对比,结果验证了模型在提高船舶横摇运动预测精度方面的优越性。

响应型船舶运动数学模型的构造

论述了响应型船舶运动非线性数学模型,相对于状态空间模型,该模型计算比较简单,但所获的微分方程仍可保留非线性影响因素,可以满足进行船舶闭环控制系统的仿真研究时对模型精度的要求.针对大连海事大学"育龙"号实习船进行了仿真试验,用VisualBasic6.0编程实现.试验结果表明,响应型非线性数学模型与Norrbin非响应型非线性数学模型的回转试验轨迹基本重合.