基于π型舵船舶减纵摇广义预测控制研究

针对π型舵船舶减纵摇问题,建立了船舶舵减纵摇状态空间数学模型,基于广义预测控制理论,经过适当简化,推导出一种用于π型舵船舶减纵摇状态空间模型的输出多步预测和广义预测控制律并进行仿真研究。对于白噪声干扰情况,利用线性Kalman滤波器估计系统状态,以水翼艇为研究对象进行了仿真。仿真结果表明:有效可行、简便实用并具有良好的参数鲁棒性,获得了良好的减纵摇控制效果。

改进自适应遗传算法在函数优化中的应用研究

为了改善传统自适应遗传算法的收敛速度以及局部收敛问题,根据种群适应度的集中程度,以种群的最大适应度、最小适应度以及适应度平均值这3个变量为基础,设计了改进的自适应交叉概率和变异概率来调整整个种群的交叉概率和变异概率,提出了一种基于种群适应度集中程度的改进自适应遗传算法.将该算法应用于函数优化中,仿真结果验证了其具有"快速收敛"的特点,且在很大程度上可避免遗传算法的早熟现象.

基于微分几何理论的混沌同步研究

为了实现混沌同步实际应用中存在的参数失配混沌系统间的同步,在微分几何理论的基础上,仿照一般单输入单输出非线性系统的标准型描述方法研究了一种混沌同步误差系统的标准型.以混沌同步误差系统的标准型为模型,将混沌系统间的参数失配扩张成混沌同步误差系统的状态,并尽可能少地利用系统的可测信息构造高增益观测器来估计扩张系统的状态,最后用观测出的状态设计出同步控制策略来实现混沌同步.理论分析和定理证明验证了该方法的有效性.表明基于微分几何理论的混沌同步方法可以有效地实现参数失配混沌系统之间的同步.

不同种混沌系统之间的同步

为实现不同种混沌系统之间的同步问题,提出一种基于高增益观测器的滑模控制混沌同步方法.该方法以混沌同步误差系统的标准型为模型,将两个混沌系统之间的结构差异扩张成系统的状态,尽可能少地利用可测的系统信息来构造高增益观测器估计系统的所有状态,设计出物理上可实现的滑模控制策略,有效地解决了不同种系统之间的混沌同步问题.理论分析和仿真结果都验证了该方法的可行性和有效性.该方法在基于混沌同步的保密通信中有很好的应用前景.

海浪信号的实时仿真和谱估计

针对海浪信号的随机不确定性问题,依据长峰波海浪理论,给出了海浪信号的数学模型,提出了一种海浪信号的实时仿真方法。采用波能谱(海浪谱)描述海浪的统计特性,采用海浪反演的线性叠加法在Matlab仿真平台上实时仿真出不规则长峰波海浪;利用加矩形窗口的W elch谱估计法对仿真出的海浪做了谱估计,同时与真实谱进行比较。结果表明,该海浪信号的仿真方法既能满足实时仿真的要求,又具有较高的仿真精确度。船舶减摇控制的应用证明,该方法能为船舶运动控制仿真系统提供可靠的海浪扰动信号。

船舶纵向运动水动力参数模型的建立及分析

针对船舶在海上运动的全天侯情况,在分析442T水面舰艇水动力参数的基础上,提出了一种建立船舶纵向运动水动力参数模型的方法。基于船模水池实验,依据切片理论得到典型海况下的水动力参数,采用最小二乘法和插值法建立船舶纵向运动全天候水动力参数模型并进行仿真研究。结果表明:该模型合理并且实用;该模型可实时在线的计算出船舶在任何航向、航速及海情下的且与频率无关的水动力参数,从而构造出船舶纵向运动控制模型。