船舶变频海水系统仿真软件设计与实现

传统的船舶海水系统的培训和操作训练软件是在工频模式的设计工况下工作的,这已不能适应新的减排规则和相关公约要求.本文以载重量为30 000 t的多用途船的海水系统为仿真对象,根据海水系统原理、能量守恒定律和传热学基本理论,建立变频海水系统的数学模型.运用计算机仿真技术模拟该系统的操作和监控功能,在Visual Studio 2010开发环境下采用C#语言实现该系统的相关界面设计和功能仿真.对该系统进行全面的操作和功能测试.结果表明,该系统软件能逼真地反映海水系统在变频模式下的工作状况和实际动态过程.这对提高船员的操作水平及保证操作过程中的可靠性和安全性起到重要作用.     

基于灰云和改进AHP的港口船舶应急疏散模型

为科学有效地制定大风天气下港口船舶应急疏散方案,降低疏散风险,建立基于灰云和改进层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)的船舶应急疏散模型。该方法用灰云模型取代传统的白化权函数,能有效反映疏散优先级信息的模糊性和随机性。采用三标度法构造判断矩阵,确定指标权重,指标权重计算过程被简化。根据船舶综合聚类结果将其归入预先设定的级别中,同一级别船舶疏散顺序依据具体情况确定。对天津港某港区24艘靠泊船进行模拟计算,结果验证了该模型的有效性。     

基于改进蚁群算法的船舶多约束最优航线设计

为提高船舶航线经济性,基于电子海图显示与信息系统(electronic chart display and information system,ECDIS),分析影响航线设计的各种因素,建立航线设计网络模型。将改进蚁群算法的基本原理应用于船舶航行路径搜索中,提出一种多约束条件下航行综合成本最低的最优航线生成算法。仿真试验证明,该算法是可行的,且具有动态寻优的特点,将其应用于多约束条件下的最优航线设计是合理的。     

基于改进PSO-ARIMA模型的船舶纵摇角度预测

针对自回归移动平均(auto regressive moving average,ARMA)模型在船舶纵摇角度预测时不具有普遍适用性问题,提出使用自回归综合移动平均(auto regressive integrated moving average,ARIMA)模型进行纵摇角度预测,并采用改进粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对模型定阶。对纵摇角度值序列数据进行平稳性检验和差分运算,确定ARIMA模型的适用性;采用具有针对性适应度评价函数的PSO算法进行模型定阶,并优化PSO算法的权重计算方法。通过仿真对比验证本文所提方法的科学性和有效性。仿真结果表明:采用改进PSO算法进行模型定阶的方法能够有效提升模型的预测精度,具有更好的预测效果。     

多自由度本船操纵运动仿真

为在航海模拟器中充分体现船舶操纵运动的响应特性,提高模拟逼真度,保证教学效果,对船舶多自由度操纵运动进行建模与仿真研究,其中较为完整地考虑了耦合的纵向、横向、艏向、横摇及纵摇运动.根据MMG建模思想分析船舶耦合的横摇和纵摇运动规律,在常规的三自由度船舶运动方程的基础上,建立多自由度耦合船舶运动方程,并设计相应的数值求解方法.针对一个双桨双舵小型目标本船,根据经验公式并结合实船操纵经验,建立具体的本船操纵运动模型;通过数值仿真定性研究其在各种情况下的操纵运动.仿真得到的运动规律与实船运动规律一致,说明运动方程及本船模型可以较为真实地反映实船运动规律.     

基于船舶自动识别系统的局部缩减航道元胞自动机模型

为提高船舶进出港口的安全和效率,针对船舶进出口航道双通道航道有一条通道局部关闭,船舶需要变道绕行另一通道的情况,提出基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）的NaSch船舶交通流模型,建立一种航道局部缩减的元胞自动机（Cellular Automata, CA)船舶交通流模型.结合船舶实际交通情况给出计算机数值仿真的船舶交通流时空斑图以及发生意外时的事故 恢复空斑图.针对一个算例,运用模型分析影响通道通行能力的警戒区长度设置、船舶到达率等交通要素.结果表明,该模型可以应用于决策模拟以提高航道通行能力、减少船舶滞留.     

不同潮流时段船舶靠泊作业风险贝叶斯决策模型

为采取有效决策行为降低船舶靠泊作业风险,分析船舶靠泊作业流程,结合专家的知识对任务节点进行筛选,得到船舶靠泊作业过程图。通过对因素间可靠度进行检验,构建贝叶斯网络结构,建立船舶靠泊作业风险决策模型。结合油船靠泊作业相关数据,获取各节点条件概率,将贝叶斯推理、决策等分析方法应用到模型中,得出一定风险状态下的风险决策结论。将潮流分为6个时段,根据每个时段的证据推理结果,识别出各时段船舶靠泊作业中的关键环节,为相关部门提供参考。     

分布式遗传的船舶航向神经网络优化控制

针对海上风浪环境对船舶航行的干扰,利用遗传神经网络优化算法设计船舶航向控制器。利用分布式遗传算法（distributed genetic algorithm,DGA）并结合模拟退火算法对常规遗传算法(genetic algorithm,GA)进行改进。利用改进的GA对径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络进行优化。利用优化的RBF神经网络对系统不确定项进行逼近,并对控制输入进行补偿实现抗饱和控制。利用三阶干扰观测器对外部扰动实时跟踪并反馈到滑模控制器(sliding mode controller,SMC)设计中。借助SMC设计并结合李雅普诺夫稳定性理论推算出船舶运动控制律,实现船舶运动优化控制。通过实验验证了本文设计的控制器性能较现有的模糊PID控制器和神经网络SMC优越,系统达到稳定的时间短,平均超调量小。     

内河船舶电力推进系统设计

为研发具有自主知识产权的船舶电力推进产品,根据电力推进系统的特性,在对推进电机运动控制、推进系统运行状态控制和船舶电网谐波治理进行研究的基础上,设计内河船舶电力推进系统.船舶的实际运行验证设计方案的正确性.     

船舶性能实验教学系统

船舶性能实验教学系统是船舶性能实验课的导学、助学、自测及自检系统,它集基本理论、扩展知识、教学实验、数据采集、实验仿真和实船预报于一体,使得相关课程的教学及实验得到了强化和扩展。本系统运用VisualBasic程序设计语言,采用了面向对象的设计方法,结合可视化设计技术,使得该系统具有良好的可维护性、扩展性和开放性。