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异步传感器在动力定位测量过程中的应用
1
作者 张燕 史汝川 曹婷 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期182-185,共4页
船舶动力定位需要依赖传感器数据,但这些数据存在时间不同步的问题。本文提出一种时间戳对准方法,介绍数据滤波技术,研究基于加权平均法和卡尔曼滤波的异步传感器信息融合技术,提出一种融合CV、CA、CT模型的IMM模型,在直线加速、急转弯... 船舶动力定位需要依赖传感器数据,但这些数据存在时间不同步的问题。本文提出一种时间戳对准方法,介绍数据滤波技术,研究基于加权平均法和卡尔曼滤波的异步传感器信息融合技术,提出一种融合CV、CA、CT模型的IMM模型,在直线加速、急转弯2种工况下对4种模型进行仿真测试,测试结果表明,线性加速工况下,CA模型定位测量误差优于其他模型,在急转弯工况下,IMM模型的定位测量误差较小,且收敛速度快。 展开更多
关键词 IMM 异步传感器 信息融合 动力定位测量
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深海石油平台支援船动力定位的数学模型和仿真
2
作者 韩露 《微型计算机》 2025年第6期166-168,204,共4页
为提高石油平台支援船在复杂海洋环境下的稳定性与定位精度,本文建立了船舶运动数学模型、海洋环境数学模型,推进器以及舵的数学模型,并在此基础上进行实例仿真与分析,验证了本文设计模型的有效性。仿真结果表明,所建模型可显著提高支... 为提高石油平台支援船在复杂海洋环境下的稳定性与定位精度,本文建立了船舶运动数学模型、海洋环境数学模型,推进器以及舵的数学模型,并在此基础上进行实例仿真与分析,验证了本文设计模型的有效性。仿真结果表明,所建模型可显著提高支援船在深海作业中的稳定性与定位性能。 展开更多
关键词 深海石油平台支援船 动力定位 数学模型 仿真
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动力定位系统船舶在起抛锚作业中的风险分析
3
作者 岑刚 赵建文 尹辉 《天津航海》 2025年第1期13-16,共4页
随着我国海洋油气资源的勘探及开采的步伐逐渐加快,远洋勘测与开发也越来越频繁。配备了动力定位系统的海洋工程船,定位精度大幅上升,使一些工程船和浮式装置长时间进行动力定位成为可能。基于起抛锚作业的基本原理,为有效地预估动力定... 随着我国海洋油气资源的勘探及开采的步伐逐渐加快,远洋勘测与开发也越来越频繁。配备了动力定位系统的海洋工程船,定位精度大幅上升,使一些工程船和浮式装置长时间进行动力定位成为可能。基于起抛锚作业的基本原理,为有效地预估动力定位系统船舶发生风险环节并采取有效的处理方式,文章详述了船舶动力定位系统在锚泊作业中的应用,深入地进行了风险分析,可有效减小起抛锚作业过程中的事故发生率。 展开更多
关键词 动力定位系统 起抛锚作业 海洋工程 风险分析
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基于新型TSM的船舶动力定位系统控制研究
4
作者 王宇超 陈佳豪 +2 位作者 邵兴超 屈银松 傅荟璇 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期34-41,67,共9页
复杂海洋情况下,水面船的动力定位系统存在定位精度低、收敛速度慢的问题,难以保持期望船位与艏向。为了提高系统的收敛速度减少跟踪误差,提出一种基于新型固定时间稳定的非奇异快速终端滑模(TSM)控制方法。该方法采用新型固定时间稳定... 复杂海洋情况下,水面船的动力定位系统存在定位精度低、收敛速度慢的问题,难以保持期望船位与艏向。为了提高系统的收敛速度减少跟踪误差,提出一种基于新型固定时间稳定的非奇异快速终端滑模(TSM)控制方法。该方法采用新型固定时间稳定算法获得收敛时间的上界,选择固定时间扩张状态观测器,对船舶航行速度和海洋干扰力进行估计,进一步提出一种固定时间非奇异快速终端滑模输出反馈控制器,避免奇异性问题同时减弱抖振现象,实现了收敛时间的预先设定;在此基础上,通过辅助动态系统对控制器输出的力和力矩进行饱和补偿。较传统方法,该方法可有效提升系统的控制精度和收敛速度,对船舶动力定位系统的研究具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 动力定位系统 固定时间 非奇异快速终端滑模 扩张状态观测器 输入饱和
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基于动力定位平台的虚拟仿真系统 被引量:3
5
作者 綦志刚 杨帆 李冰 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第1期87-90,96,共5页
针对船舶动力定位平台控制方式和推力分配纯数字仿真可信度低,难以直观感受动力定位平台航行效果等问题,基于虚拟引擎构建了一套动力定位虚拟仿真平台。平台由虚拟仿真子平台、数值仿真子平台和数据管理系统组成。虚拟仿真子平台实现环... 针对船舶动力定位平台控制方式和推力分配纯数字仿真可信度低,难以直观感受动力定位平台航行效果等问题,基于虚拟引擎构建了一套动力定位虚拟仿真平台。平台由虚拟仿真子平台、数值仿真子平台和数据管理系统组成。虚拟仿真子平台实现环境和人机交互、数值仿真子平台实现控制方式和推力分配算法仿真,数据管理系统传输数据驱动虚拟仿真平台,并在虚拟环境中实现动力定位平台的可视化。仿真结果表明,平台可有效地验证航行效果并能合理分配推力,对实验虚拟仿真的可视化设计具有促进作用。 展开更多
关键词 动力定位平台 虚拟仿真 推力分配 人机交互
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基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究
6
作者 唐利纲 王磊 +1 位作者 贺华成 王一听 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1526-1540,共15页
半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不... 半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验,对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明,推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度,并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值,在该试验工况下,功率谱密度(PSD)峰值减小高达54.7%,对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。 展开更多
关键词 推进器偏置 动力定位 半潜式平台 模型试验 垂向运动
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基于电力推进的动力定位海洋平台位移储能控制策略
7
作者 罗琳琳 余墨多 +3 位作者 黄文焘 王杰 卫卫 倪明杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期83-96,共14页
为解决海洋平台作业负载工况及海况变化时产生的功率波动问题,提出基于电力推进的动力定位(dynamic positioning,DP)海洋平台位移储能控制策略。通过建立海洋平台DP系统与三自由度运动学模型,获取平台位移偏差与位移储能功率的定量化关... 为解决海洋平台作业负载工况及海况变化时产生的功率波动问题,提出基于电力推进的动力定位(dynamic positioning,DP)海洋平台位移储能控制策略。通过建立海洋平台DP系统与三自由度运动学模型,获取平台位移偏差与位移储能功率的定量化关系,提出利用位移储能响应电力系统功率波动的控制方法。针对DP控制响应延时问题,建立系统频率-DP位移储能-电力推进补偿转矩响应模型,实现位移储能参与频率动态调节,提升电力系统稳定性。最后,利用RT-LAB半实物平台建立DP海洋平台电力系统模型,验证所提控制方法功率波动平抑效果。 展开更多
关键词 位移储能 负载功率波动 动力定位海洋平台 电力推进 功率平抑
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动力定位船舶鲁棒自适应异步自触发控制
8
作者 姚明启 张国庆 +1 位作者 宋纯羽 张显库 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1376-1383,共8页
针对动力定位船舶的通信带宽受限、执行器增益不确定性等问题,本文提出了一种异步自触发动力定位控制策略。该策略设计了一种自触发机制,解决了传统事件触发方法需要对触发条件进行连续监控这一约束,即下一触发时刻仅需要根据当前时刻... 针对动力定位船舶的通信带宽受限、执行器增益不确定性等问题,本文提出了一种异步自触发动力定位控制策略。该策略设计了一种自触发机制,解决了传统事件触发方法需要对触发条件进行连续监控这一约束,即下一触发时刻仅需要根据当前时刻的相关信息进行计算。对于具有多个执行器的动力定位船舶,每个执行器的自触发机制相互独立互不影响,即其每个控制器-执行器信道中的控制信号均为异步触发式传输。此外,对于每个执行器设计了一个自适应参数对其增益不确定性进行在线估计和补偿。通过仿真实验对上述控制策略进行验证,仿真结果表明:所提出算法具有较高的定位精度与稳定性能,且极大程度上减少了控制信号的传输次数,相较于对比算法减少了100倍传输次数,具有低通信负载的优点,更加符合工程需求。 展开更多
关键词 动力定位 自触发控制 增益不确定 自适应控制 鲁棒控制 神经网络 反步法 非线性控制
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风机安装船动力定位数值模拟和模型试验研究
9
作者 徐福强 傅强 +3 位作者 孙玉海 陈飞 李欣 郭孝先 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第20期28-36,共9页
以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°... 以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°环境力方向下船舶定位效果最理想,一组推进器失效的工况下船舶仍能保持动力定位效果。因此针对船舶装载三套风机设备时处于150°和165°环境力方向的工况开展水池模型试验,并将实验结果和数值结果进行对比,为实际海上工程作业提供理论指导。 展开更多
关键词 动力定位 风机安装船 数值模拟 水池试验
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执行器饱和情况下的动力定位船自适应轨迹跟踪控制
10
作者 范锦宇 唐利纲 +1 位作者 王磊 王一听 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期43-50,共8页
本文研究了在环境扰动和执行器饱和影响下,受到状态约束的动力定位(Dynamic Positioning, DP)船的轨迹跟踪问题。首先,针对未知环境扰动的影响,构造了一种基于积分滑模和固定时间控制的连续固定时间扰动观测器(Fixed-time Disturbance O... 本文研究了在环境扰动和执行器饱和影响下,受到状态约束的动力定位(Dynamic Positioning, DP)船的轨迹跟踪问题。首先,针对未知环境扰动的影响,构造了一种基于积分滑模和固定时间控制的连续固定时间扰动观测器(Fixed-time Disturbance Observer, FTDO)。其次,采用带辅助变量的抗饱和补偿器来处理指令控制力和实际控制力之间不一致的问题。再次,基于tan型障碍李雅普诺夫函数(Barrier Lyapunov Function, BLF)和神经网络(Radial Basis Function Neural Network, RBFNN)开发了一种具有状态约束的自适应控制律来跟踪期望轨迹。最后,通过仿真验证了提出的DP船观测器和控制器的有效性。 展开更多
关键词 动力定位 自适应控制 执行器饱和 环境扰动
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基于LabVIEW的多推进器航行体模型动力定位控制系统设计
11
作者 曹园山 成月 +1 位作者 孙强 肖冬林 《自动化与仪表》 2024年第11期1-4,22,共5页
针对多推进器航行体控制算法的验证需求,利用LabVIEW搭建了多推进器航行体模型动力定位控制系统。控制系统采用全站仪和惯导组合获得模型的位置和姿态输入,结合PID控制算法以及基于二次规划的推力分配算法进行模型的运动和姿态控制。通... 针对多推进器航行体控制算法的验证需求,利用LabVIEW搭建了多推进器航行体模型动力定位控制系统。控制系统采用全站仪和惯导组合获得模型的位置和姿态输入,结合PID控制算法以及基于二次规划的推力分配算法进行模型的运动和姿态控制。通过构建图形化的显示界面和友好的人机交互界面,便于实时监控模型的运动状态以及在线修改控制参数;模块化的功能设计,可以任意更换外部测量数据来源以及控制和推力分配方案。试验结果表明,构建的控制系统能够满足多推进器模型多自由度运动控制的需要,并可以此为载体建立动力定位控制方法验证平台。 展开更多
关键词 多推进器航行体 PID 动力定位 控制系统 模型试验
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基于动力定位船舶电力系统的试验方法研究 被引量:1
12
作者 唐文俊 王洪磊 林新春 《广船科技》 2024年第1期68-69,67,共3页
通过对发电机组与电子推进负载加载匹配性试验研究,提出了电力系统设计中应考虑及关注的相关问题及建议措施。
关键词 动力定位 电力系统 电力推进负载 加载试验
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基于强化学习的锚泊辅助动力定位系统定位点选取方法
13
作者 蒋旭 王磊 王一听 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期41-51,共11页
海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗。为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的... 海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗。为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的决策。该方法通过直接和间接学习更新Q函数,并且通过支持向量回归来近似环境模型的奖励函数。仿真结果表明,该方法能够在未知和随机环境中通过持续的规划、执行和学习成功地确定最优定位点,且可以有效加快决策代理的学习速度。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位系统 定位点优化 强化学习 基于模型 导航控制
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船舶动力定位非线性模型预测控制 被引量:1
14
作者 张泉 郭晨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期129-135,共7页
针对受船舶运动状态和推力饱和约束影响的动力定位控制问题,本文提出了一种非线性模型预测控制方法。依据多面体描述理论建立了船舶动力定位多面体描述偏差模型,针对上述模型采用线性矩阵不等式设计非线性模型预测控制器中的终端要素,... 针对受船舶运动状态和推力饱和约束影响的动力定位控制问题,本文提出了一种非线性模型预测控制方法。依据多面体描述理论建立了船舶动力定位多面体描述偏差模型,针对上述模型采用线性矩阵不等式设计非线性模型预测控制器中的终端要素,并证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明:设计的控制器能在满足约束条件和受环境干扰条件下快速控制船舶稳定在计划航向和计划船位,验证了控制器的有效性和本质鲁棒性。 展开更多
关键词 动力定位 模型预测控制 约束满足问题 运动控制 多面体描述系统 线性矩阵不等式 终端约束 渐进稳定性
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基于BAS的模糊PID解耦算法在船舶动力定位中的应用
15
作者 耿骏杰 孟帅 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第6期13-19,共7页
模糊PID应用于船舶动力定位控制时,因无法保证量化比例因子选取到最优值可能限制控制性能。基于某动力定位船舶的三自由度运动模型,利用串联补偿解耦算法消除船舶横荡与首摇控制量的相互影响,选取纵荡与横荡的时间乘绝对误差积分(Integr... 模糊PID应用于船舶动力定位控制时,因无法保证量化比例因子选取到最优值可能限制控制性能。基于某动力定位船舶的三自由度运动模型,利用串联补偿解耦算法消除船舶横荡与首摇控制量的相互影响,选取纵荡与横荡的时间乘绝对误差积分(Integrals of Time-weighted Absolute Error,ITAE)之和为目标函数,尝试利用天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search algorithm,BAS)对模糊PID中的量化比例因子进行优化。利用Matlab/Simulink,采用PID、模糊PID、基于BAS的模糊PID等3种控制策略,对定点定位工况下动力定位船舶在无干扰和瞬时干扰条件运动响应进行仿真。研究发现,相比于PID和模糊PID,基于BAS的模糊PID在纵荡和横荡运动控制上可显著提高控制精度并减少超调量,进而可改善动力定位系统性能。 展开更多
关键词 动力定位 模糊PID 解耦控制 天牛须搜索算法
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动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术 被引量:1
16
作者 柯金丁 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第9期151-155,共5页
为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮... 为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮缘的输出功率,采用无量纲方式处理动力定位船舶推进器间隙流动损耗,计算推进器水动力参数,获取推进器轴系振动加速度频谱特征,实现动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制。实验结果表明,间隙尺寸越大,推进器敞水效率越低;柔性密封结构可实现推进器间隙流动控制,增大推进器转子推力系数、扭矩系数,同时不会对推进器敞水效率造成影响;所研究技术使推进器转子轴向、横向加速度幅值明显下降;轮缘长度较大的轮缘间隙结构方案,间隙流动损耗更大。 展开更多
关键词 动力定位船舶 推进器 间隙流动 柔性密封结构 正交试验 敞水效率
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基于动力定位模式下拖曳式挖沟机施工工艺研究 被引量:1
17
作者 王磊 李建楠 +3 位作者 吕伟俊 刘凯 卢正超 尚智敏 《石油和化工设备》 CAS 2024年第9期53-56,共4页
动力定位模式下的海管后挖沟作业,不仅能够降低在管缆分布密集的海域施工作业风险,更能节省船舶起抛锚、移锚等工作时间,是未来海管后挖沟作业的主要发展方向之一。为进一步提升海管后挖沟作业能力,海油工程于2017年投资建造完成动力定... 动力定位模式下的海管后挖沟作业,不仅能够降低在管缆分布密集的海域施工作业风险,更能节省船舶起抛锚、移锚等工作时间,是未来海管后挖沟作业的主要发展方向之一。为进一步提升海管后挖沟作业能力,海油工程于2017年投资建造完成动力定位挖沟船——HYSY295,并于2018年正式投入渤海海域海管后挖沟作业。为确保该船首次挖沟作业的顺利实施,挖沟专业技术人员先期开展了船舶调研、海试作业等工作,并针对HYSY295与浅水射流式挖沟机(喷射拖曳式挖沟机)搭配使用问题,开展了专项技术攻关和方案编制工作,有力保障了HYSY295船首次挖沟作业顺利实施。该项新工艺应用于蓬莱19-3油田1/3/8/9区综合调整项目,成功完成新建井口平台(WHPV、WHPG)、中心平台(CEPB)和老平台(RUP)之间新建2条混输管道、2条注水管道,总计约11.8公里的后挖沟作业。 展开更多
关键词 动力定位模式 拖曳式挖沟机 海管后挖沟
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船舶动力定位模拟操作训练系统设计与应用 被引量:1
18
作者 许安静 《上海船舶运输科学研究所学报》 2018年第1期34-40,56,共8页
针对动力定位系统模拟训练的现实需求,依据国际海事组织、船级社的相关规范和规则,结合计算机技术、数据库技术和网络技术,提出基于局域网络的船舶动力定位模拟操作训练系统总体设计方案,并详细阐述系统的硬件体系结构与软件体系结构,... 针对动力定位系统模拟训练的现实需求,依据国际海事组织、船级社的相关规范和规则,结合计算机技术、数据库技术和网络技术,提出基于局域网络的船舶动力定位模拟操作训练系统总体设计方案,并详细阐述系统的硬件体系结构与软件体系结构,基于国内外先进技术综合的集成理念,对系统外部接口进行特殊设计,实现将自主开发的船舶动力定位操控系统与NTPRO 5 000大型航海模拟器进行结合,形成具有高仿真度的三维海洋环境和与实船相似的操作环境的船舶动力定位模拟操作训练系统。 展开更多
关键词 船舶 动力定位系统 训练系统 视景系统 动力定位操控台 动力定位操作员
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动力定位操作员模拟器培训初探
19
作者 王新辉 陈丽宁 《航海教育研究》 2016年第3期59-61,共3页
介绍动力定位操作员适任培训的四个阶段的流程以及动力定位模拟器的功能,结合适任培训流程和动力定位模拟器的功能,对动力定位操作员模拟器培训进行研究,分析了模拟器培训的主要内容和评估模式。
关键词 动力定位船舶 动力定位操作员 动力定位模拟器
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水深对动力定位能力的影响
20
作者 刘鹏 邹康 桂满海 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第8期31-36,共6页
在作业过程中,海工船需应对不同水深的海域,而水深对流力和波浪力有影响。针对这一问题,对比5个水深下的环境载荷,并应用二次规划算法求解推进器最大功率利用率,进而分析水深对动力定位能力的影响。结果表明,随着水深的减小,流力和平均... 在作业过程中,海工船需应对不同水深的海域,而水深对流力和波浪力有影响。针对这一问题,对比5个水深下的环境载荷,并应用二次规划算法求解推进器最大功率利用率,进而分析水深对动力定位能力的影响。结果表明,随着水深的减小,流力和平均波浪漂移力均呈上升趋势。不同水深下波浪力的差异集中在0.5~1.5 rad/s的波频范围,谐摇会显著增加其对应的艏摇力矩。横浪下,动态载荷的影响已不可忽略,且合力矩的方向由风力主导。环境载荷的变化直接影响了推进器的使用功率。船舶的动力定位能力受首部伸缩推功率的限制,对应100°浪向。当水深为15 m时,该推进器处于满负荷状态;随着水深增至50 m,功率利用百分数降至约60%。因此,对于现有吃水条件,当水深小于20 m,环境载荷和推进器功率骤增,对动力定位的安全性提出了极大挑战;超过40 m后,水深的影响已不再明显,可近似视为无限水深。 展开更多
关键词 水深 动力定位 平均波浪漂移力 动态载荷
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