船舶碳捕集、利用与封存技术综述 被引量：2

1

作者 卢明剑 董胜节 +3 位作者 严新平 李珂 李晓东 周晓 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期1-19,共19页

追踪了国内外围绕船舶碳捕集、利用与封存(CCUS)技术开展的研究,梳理了重点内容和主要研究成果;从CCUS不同技术路径的优缺点出发,分析了目前CCUS技术在船舶上的应用可行性;针对发展迅猛的液化天然气船舶,提出了开展CCUS的技术路线;总结... 追踪了国内外围绕船舶碳捕集、利用与封存(CCUS)技术开展的研究,梳理了重点内容和主要研究成果;从CCUS不同技术路径的优缺点出发,分析了目前CCUS技术在船舶上的应用可行性;针对发展迅猛的液化天然气船舶,提出了开展CCUS的技术路线;总结了目前船舶CCUS技术存在的问题,针对性地提出了建议,并探讨了船舶CCUS关键技术的发展方向。研究结果表明:船舶CCUS技术可以在短期内显著减排,且适用于营运和新造在内的绝大多数含碳燃料船舶;国外正在积极部署船舶CCUS技术实船验证研究,但国内的研究多处于概念设计与仿真研究阶段;由于改造简单,技术成熟度高且成本低,燃烧后捕集法中的化学吸收法目前最适用于船舶碳捕集,但要解决能耗高和系统尺寸大等问题,需加快探索性能更优良的先进化学溶剂及更具革命性的捕集方法;液态存储是目前最成熟的存储方式,但还需要提升其安全性与经济性;亟需加快构建以大型CO_(2)运输船为主的储运方式,推进港口与海洋平台CO_(2)转驳、接收的基础设施建设;CO_(2)在海洋油气田驱油驱气、淡化海水及能源催化重整等领域应用前景广阔,但船舶CO_(2)利用技术亟待规模化、产业化和相关产业技术协同发展;将液态CO_(2)或干冰进行海洋封存是未来的发展趋势,但亟需完善相关标准和法律法规,推动封存配套装备和技术开发;需要探索出一整套标准化、系统化的碳排放管理模式,推动CCUS技术配套发展,构建完整、绿色、经济、高效的船舶CCUS产业链。 展开更多

关键词 船舶工程 碳捕集 碳封存 碳排放 航运业碳减排

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水路交通系统的发展现状与未来展望 被引量：2

2

作者 严新平 韩亚 +2 位作者 吴兵 李梦霞 张笛 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第2期145-152,共8页

水路交通系统是以船舶等为载运工具、以港口为节点、以海洋、江河、湖泊等水域为通道的一种运输方式,能够实现货物、人员的搭载与时空位移,是综合交通体系中不可或缺的重要组成部分。本文分析了国内外水路交通系统发展现状,梳理了水路... 水路交通系统是以船舶等为载运工具、以港口为节点、以海洋、江河、湖泊等水域为通道的一种运输方式,能够实现货物、人员的搭载与时空位移,是综合交通体系中不可或缺的重要组成部分。本文分析了国内外水路交通系统发展现状,梳理了水路交通系统未来需求及技术特征,提出了水路交通运输规划与组织优化、绿色船舶动力系统及供给体系、人机共融船舶岸基驾控系统、海域立体综合运输系统、水路交通系统控制体系、气象导航与安全航行等未来水路交通系统发展方向,为提高水路交通系统运营效率与服务质量提供理论基础与技术参考。 展开更多

关键词 水路运输 新一代航运系统 岸基驾控 新能源动力 海域立体运输系统

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船舶自抗扰无模型自适应航迹控制 被引量：2

3

作者 李诗杰 徐诚祺 +2 位作者 刘佳仑 徐子茜 孟凡彬 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期280-289,共10页

[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC... [目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC跟踪系统的实时状态、识别系统所受未知扰动,根据MFAC建立输入数据(舵角)与输出数据(航向角、角速度)之间的非线性关系,实现稳定的航向控制。然后,结合自适应视线(LOS)制导策略,通过动态航向控制实现对航迹的精准控制。[结果]仿真结果表明,所设计的控制器能够控制船舶快速航行至预设轨迹并沿轨迹行进,在复杂环境扰动下仍能够实现理想的航迹控制。[结论]研究成果不依赖船舶具体模型,可为船舶航迹控制提供参考。 展开更多

关键词 航迹控制 自抗扰控制算法 无模型自适应控制算法 数据驱动控制

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基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制 被引量：1

4

作者 刘佳仑 董智霖 +2 位作者 李诗杰 游旭 胡英俊 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期119-127,共9页

[目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特... [目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特殊环境干扰,使用反步法和滑模控制法(SMC)设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器,提供了3种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证;最后,采用仿真实验的方式,通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。[结果]仿真实验结果表明,设计的拖轮自主靠泊控制策略以及控制器在拖轮自主靠泊场景中具有较好的效果,面对系统的不确定干扰有较好的表现。[结论]该控制策略以及靠泊控制器的适用性以及鲁棒性较好,以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制,为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。 展开更多

关键词 欠驱动拖轮 自主靠泊 目标跟踪控制 反步法 滑模控制

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狭长通航隧洞船舶火灾人员应急疏散仿真研究

5

作者 邓健 曾笑涵 +3 位作者 沈慧 刘少勇 谢澄 干伟东 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第1期18-26,35,共10页

通航隧洞是一类为船舶穿越高山峡谷提供通航条件的新型通航建筑物,发生火灾时有害气体易于堆积、人员逃生路径狭窄、应急疏散难度大。针对待建的贵州乌江思林通航隧洞构建典型船舶火灾和人员疏散逃生模型,分析火灾事故发展过程中的特征... 通航隧洞是一类为船舶穿越高山峡谷提供通航条件的新型通航建筑物,发生火灾时有害气体易于堆积、人员逃生路径狭窄、应急疏散难度大。针对待建的贵州乌江思林通航隧洞构建典型船舶火灾和人员疏散逃生模型,分析火灾事故发展过程中的特征参数变化情况,基于有毒有害气体和温度的安全限值,对横通道间距、船舶编队等因素影响下的人员疏散安全风险进行评估。结果表明:横通道间距为200 m时,3艘货船、2艘货船和1艘客船的编队情况符合人员疏散安全评估;横通道间距为300 m和400 m时,所有编队情况均无法满足人员疏散安全评估,其主要危险因素为持续吸入有毒有害气体。因此,在保障安全前提下,隧洞不宜设置300 m及以上横通道间距,客船疏散难度大,应采取下船翻坝运输的方式过坝。 展开更多

关键词 通航隧洞 火灾事故 数值模拟 人员疏散

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面向智能航行避碰决策与规划的虚拟仿真测试技术研究

6

作者 刘佳仑 杨帆 +2 位作者 谢玲利 李诗杰 王腾飞 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1780-1789,共10页

研究了面向智能航行避碰决策与规划的虚拟仿真测试技术。介绍了智能航行在货运船舶中的应用需求,分析了当下避碰决策策略、路径规划算法以及避碰决策与规划测试技术的研究现状。面向货运船舶智能航行避碰决策与规划能力,基于避碰规则中... 研究了面向智能航行避碰决策与规划的虚拟仿真测试技术。介绍了智能航行在货运船舶中的应用需求,分析了当下避碰决策策略、路径规划算法以及避碰决策与规划测试技术的研究现状。面向货运船舶智能航行避碰决策与规划能力,基于避碰规则中的会遇态势划分,结合四元船舶领域和贝塞尔曲线插值理论,提出了一种智能航行避碰决策与规划算法。构建了一种基于虚拟仿真环境的避碰决策与规划算法仿真测试方法,通过AIS(automatic identification system)模拟器模拟目标船的状态数据,结合船载综合导航系统(integrated navigation system,INS)实现了避碰决策与规划算法的测试。通过复杂水域仿真测试验证了所提算法的有效性和可行性,为货运船舶智能航行功能的开发与实践提供了参考。 展开更多

关键词 智能航行 避碰决策 路径规划 虚拟仿真 测试技术

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港口多能源融合系统综述

7

作者 袁裕鹏 许朝远 +4 位作者 李娜 唐道贵 袁成清 钟晓晖 严新平 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期83-103,共21页

调研了当前国内外港口风能、太阳能、氢能及其他清洁能源应用现状,评估了多种自然资源禀赋特征,结合港口用能类型与负荷特性,分析了直流并网、交流并网、交直流混联并网3种微电网系统架构和不同储能方式特性;针对风光储氢多能源融合系... 调研了当前国内外港口风能、太阳能、氢能及其他清洁能源应用现状,评估了多种自然资源禀赋特征,结合港口用能类型与负荷特性,分析了直流并网、交流并网、交直流混联并网3种微电网系统架构和不同储能方式特性;针对风光储氢多能源融合系统整体架构及其“源-网-荷-储”网络架构的特点,提出了多能源融合系统融合模式、匹配方法、能源捕获、安全保障、运行控制等关键技术。研究结果表明:当前清洁能源在港口中存在应用形式单一、利用率较低的特点,港口负荷的能源需求形式多样,采用风光储氢多能源融合系统能够较好地满足港口负荷需求,并克服单一能源的缺点;港口多能源融合模式与架构需要综合考虑港口的实际情况进行个性化设计,一般采用多准则决策的方法来确定最优的能源融合形式,并采用基于多目标优化的方法,综合考虑安全、环境与经济等多种因素确定各个能源的容量;在具体的能源种类选择上,风、光发电结合电解水制氢比较适用于港口的实际应用场景,但需要对氢气的制、注、储、供等关键设备与安保技术进行适配研究;港口负荷和风、光发电都具有随机性,因此,需要研究新的多层次能源管理策略,以优化多能源融合系统的能源调度与负荷匹配,确保多能源融合系统能够安全、稳定、经济地运行。 展开更多

关键词 水路运输 绿色港口 多能源融合系统 节能减排 氢能 风光发电

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船舶远程驾驶控制系统设计与应用

8

作者 李晨 严新平 +3 位作者 刘佳仑 汤敏 陈光霖 林楠 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期333-347,共15页

为保障“岸基驾控,船端值守”模式下船舶的安全高效航行与稳定作业控制,提出了船舶远程驾驶控制系统的定义和“船-岸-云”协同的跨域融合架构;针对随机通信环境下的时变网络传输时延问题,建立递增冗余重传和时延容忍补偿相结合的视频通... 为保障“岸基驾控,船端值守”模式下船舶的安全高效航行与稳定作业控制,提出了船舶远程驾驶控制系统的定义和“船-岸-云”协同的跨域融合架构;针对随机通信环境下的时变网络传输时延问题,建立递增冗余重传和时延容忍补偿相结合的视频通信处理机制,使用Luenberger状态观测器改进网络化控制性能,避免由于环境干扰或模型失配引起的控制量偏移;以内河典型64 TEU模型船为研究原型,开发系统的模块化功能和标准接口协议,在690 km外控制站验证了方法的有效性。研究结果表明:与直航和路径跟随相比,回转工况对网络波动表现出更高的敏感程度,在极限转角位置和转速抖动处船载底层硬件设备响应时间由124.53 ms上升至135.76 ms;经优化后的视频通信处理机制能够消除5%丢包和40 ms网络抖动影响,端到端传输时延稳定在150~200 ms,视频卡顿率控制在1.2%以内;路径跟随最大横向偏移误差为1.54 m,平均误差为0.61 m,有效提升了远程驾驶控制系统的稳定性与可靠性,能够满足船舶远程驾驶典型业务场景需求;接管时由于驾驶员需要一定时间熟悉船舶当前的驾驶任务和运动状态,系统立刻退出控制回路的方式会导致偏移的增加并出现短暂的抖动和振荡。 展开更多

关键词 水路运输 岸基驾控 Luenberger状态观测器 时延容忍补偿 网络化控制

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基于固定/PTZ摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法

9

作者 游继安 胡钊政 +1 位作者 肖汉彪 孟杰 《交通信息与安全》 CSCD 北大核心 2024年第3期53-61,共9页

仅依靠当前的闭路电视(closed-circuit television,CCTV)系统,往往难以主动跟踪并拍摄内河船舶清晰的图像。针对上述问题,研究了基于固定/平移-倾斜-对焦(pan-tilt-zoom,PTZ)摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法。采用基于虚... 仅依靠当前的闭路电视(closed-circuit television,CCTV)系统,往往难以主动跟踪并拍摄内河船舶清晰的图像。针对上述问题,研究了基于固定/平移-倾斜-对焦(pan-tilt-zoom,PTZ)摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法。采用基于虚拟四边形的三层联合标定模型对固定摄像机和PTZ摄像机进行联合标定,将虚拟四边形内的图像坐标与PTZ摄像机的平移角和倾斜角一一对应;引入虚拟四边形的概念,有效过滤虚拟四边形外目标的干扰,提高小目标船舶的检测准确率;利用透视n点(perspective-n-point, PnP)问题算法和虚拟四边形顶点的图像坐标,得到图像坐标与世界坐标间的映射关系,再利用Pan-Tilt-Height(PTH)模型将虚拟四边形中目标的世界坐标转化为PTH坐标;在小目标跟踪过程中,通过连续检测虚拟四边形中船舶边框质心的图像坐标,即可计算得到PTZ摄像机的平移角与倾斜角,从而实现实时主动跟踪的目的,并尽最大限度的保持船舶目标处于PTZ摄像机图像的中心位置。选取湖北省孝感市春晖湖和武汉市汉江中法桥段这2处真实场景,进行可靠性和有效性验证,实验结果表明:①利用改进的目标检测方法对固定摄像机图像中的船舶进行检测,F1-Score分别为96.82%和97.62%;②利用研究的主动式跟踪方法跟踪运动船舶时,PTZ摄像机的跟踪失败率为4.63%。本文研究的主动式跟踪方法的跟踪速率可以达到18.55 fps。 展开更多

关键词 智能交通 小目标船舶 主动式跟踪 联合标定

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基于A^(∗)和扩展动态窗口算法的欠驱动船舶自动靠泊轨迹规划

10

作者 王紫凡 宋国宾 +1 位作者 马枫 吴兵 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期78-86,112,共10页

为优化欠驱动船舶自动靠泊的轨迹规划问题,避免陷入局部最优,提出一种考虑船舶运动学模型整体约束和障碍物约束的实时轨迹规划方法。在栅格化地图基础上,基于A^(∗)算法规划全局最优路径,运用冗余点删除策略得到轨迹规划的参考航路点。... 为优化欠驱动船舶自动靠泊的轨迹规划问题,避免陷入局部最优,提出一种考虑船舶运动学模型整体约束和障碍物约束的实时轨迹规划方法。在栅格化地图基础上,基于A^(∗)算法规划全局最优路径,运用冗余点删除策略得到轨迹规划的参考航路点。考虑到船舶靠泊为动态过程,基于扩展动态窗口算法(EDWA)对船舶恒力阶段和减速阶段的靠泊轨迹进行预测,并引入比例积分微分(PID)控制方法调整船舶航向。对所有预测轨迹进行可行性检验后,利用考虑目标点、参考航路点和障碍物等约束的评价函数得到最优轨迹,其相对应的力作为船舶的控制输入。在下一个采样时间基于船舶当前的控制输入和运动状态重复以上步骤进行实时规划,直至船舶到达目标点。以日照港为仿真场景验证本文方法的可行性,结果表明,该方法能够在较短时间内引导船舶避开障碍物到达指定泊位,轨迹与最近障碍物的距离为144.1428 m,轨迹长度较传统A^(∗)+EDWA长47.26 m,但规划时间减少了55.12%,表明了本文方法的优越性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 自动靠泊 轨迹规划 扩展动态窗口算法(EDWA) 比例积分微分(PID)

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基于虚拟网关的交通基础设施监测点位数据接入方法

11

作者 黄亮 邹鹏 +3 位作者 曹菁菁 胡健 颜泽锌 黄小蝶 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期50-59,共10页

针对交通基础设施点位监测数据来源多样、结构各异、协议不一的特点,分析具体接入需求,提出一种基于Netty架构的交通基础设施监测点位数据接入虚拟网关。阐述网关接入监测点位的配置方法及集群分配策略,定义超文本传输协议(HTTP)、传输... 针对交通基础设施点位监测数据来源多样、结构各异、协议不一的特点,分析具体接入需求,提出一种基于Netty架构的交通基础设施监测点位数据接入虚拟网关。阐述网关接入监测点位的配置方法及集群分配策略,定义超文本传输协议(HTTP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)下的数据传输格式,设计一种数据传输消息的编码和校验机制。在真实监测数据样本增强的基础上,利用分布式消息模拟工具对虚拟网关性能进行测试,结果表明,该虚拟网关实现了多点位多协议的交通基础设施监测数据统一接入,每亿条数据接入时间、存储时间分别达到8.14 s和9.75 s,平均数据溯源时间为2.96 s,具有亿级规模点位监测数据的接入能力,可为交通基础设施数字化监测的研究和应用提供理论支撑。 展开更多

关键词 Netty框架 Kafka消息队列 数据接入 平台化 物联网数据

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考虑船间效应和操纵性能的内河船舶追越风险模型及应用

12

作者 刘欧 宋国宾 +1 位作者 袁小亮 吴兵 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-8,17,共9页

针对内河在航船舶追越过程中碰撞事故频发的问题,构建考虑船间效应和操纵性能的内河船舶追越风险模型。对内河在航船舶追越过程进行情景分析,从纵向和横向距离两个方面综合考虑船舶追越风险。引入船舶纵向安全距离模型和紧急转舵距离,... 针对内河在航船舶追越过程中碰撞事故频发的问题,构建考虑船间效应和操纵性能的内河船舶追越风险模型。对内河在航船舶追越过程进行情景分析,从纵向和横向距离两个方面综合考虑船舶追越风险。引入船舶纵向安全距离模型和紧急转舵距离,提出不同危险局面下的纵向距离计算方法。考虑船间效应和船舶保向性,根据力和力矩方程,提出不同会遇时刻的横向距离计算方法。构建基于模糊逻辑的内河船舶追越风险模型,选取100组长江典型追越案例验证模型的可行性。 展开更多

关键词 水路运输 船舶碰撞 船舶操纵性能 船间效应 追越风险

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船舶远程驾驶人机主从博弈控制方法研究

13

作者 李晨 严新平 +2 位作者 刘佳仑 黄亚敏 李诗杰 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期21-31,74,共12页

针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器... 针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器的状态空间推导主从博弈的Stackelberg微分对策,使用Fan-GFlicksberg不动点定理证明纳什均衡解的存在性与唯一性。根据驾驶风格和操纵技能预分配驾驶权重,基于模型预测控制方法设计轨迹跟踪器,采取反馈校正方式在有限时域内滚动优化,综合考虑船舶安全航行边界、碰撞风险和人机冲突程度在线进行调节。选取船舶横向偏移误差和驾驶员操作负荷等评价指标,在内河操纵环境下验证了方法的有效性。仿真结果表明:本文所提出的主从博弈控制方法能够为具备不同驾驶风格和操纵技能的作业人员提供个性化辅助,当驾驶员和共驾控制器发生意图冲突时,根据航行风险对预分配权重进行调节,在确保航行安全的前提下使船舶尽可能满足驾驶员的操纵意图。 展开更多

关键词 水路运输 船舶远程驾驶 人机协同 共享转向控制 模型预测 控制权重调节

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基于拓扑图的多船会遇场景辨识与分类方法

14

作者 刘克中 孔伟 +3 位作者 俞月蓉 王伟强 袁志涛 吴晓烈 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期348-361,共14页

针对复杂通航水域多船会遇场景表征模型缺乏、船间干扰关系难以辨析等问题,提出了一种基于拓扑图的多船会遇场景辨识和分类方法;考虑船舶随时空动态变化特性,对船舶自动识别系统数据进行时间切片划分,获得了可供研究的距离数据;基于船... 针对复杂通航水域多船会遇场景表征模型缺乏、船间干扰关系难以辨析等问题,提出了一种基于拓扑图的多船会遇场景辨识和分类方法;考虑船舶随时空动态变化特性,对船舶自动识别系统数据进行时间切片划分,获得了可供研究的距离数据;基于船间哈文森距离引入“查找-验证-调整”聚类算法组成拓扑图时间序列,并自动生成多船会遇场景代表拓扑图;通过SimGNN模型计算了不同会遇场景代表拓扑图相似性,实现了多船会遇场景相似性度量,使用K近邻分类器完成多船会遇场景分类,分析了不同拓扑图数量和不同船舶类型的会遇过程;使用宁波—舟山水域某一天(24 h)真实数据进行试验分析。研究结果表明:通过提出的多船会遇场景辨识算法,精准识别出水域内794个有效多船会遇场景,其中2船会遇场景占比最高,3船会遇场景次之,4船及其以上会遇场景相对较少,该结果和船舶交通管理人员认知一致;多数场景持续时长维持在1000 s内,生成拓扑图数量保持在100内,数据分布趋势较为近似;同一会遇场景内船舶数量波动较小,验证了所提出辨识算法的稳定性;使用了分类算法后,处于同分类的不同持续时长的场景间船舶类型和代表拓扑图具有明显相似性,不同分类间的场景在变化过程、持续时长、船舶类型和代表拓扑图上具有显著差别。 展开更多

关键词 水路运输 多船会遇场景 FVF模型 SimGNN模型 AIS数据 拓扑图

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面向环境不确定性的船舶操纵运动建模与预报方法

15

作者 陈立家 周欣蔚 +2 位作者 杨沛艺 王凯 李胜为 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期279-295,共17页

为解决复杂环境因素影响下的船舶操纵运动预报精度问题,提出了一种面向环境不确定性的船舶操纵运动灰箱辨识建模与预报方法;参考分离型船舶操纵运动模型结构,考虑船舶操纵运动机理,建立了简化的灰箱模型;选取合适的试验对象,运用最小二... 为解决复杂环境因素影响下的船舶操纵运动预报精度问题,提出了一种面向环境不确定性的船舶操纵运动灰箱辨识建模与预报方法;参考分离型船舶操纵运动模型结构,考虑船舶操纵运动机理,建立了简化的灰箱模型;选取合适的试验对象,运用最小二乘支持向量机算法对建立的船舶操纵运动灰箱模型进行参数辨识,并通过旋回试验和Z形操纵试验测试了模型的泛化性;通过环境不确定性因素分析,构建了波浪作用力干扰模型、数据传输延时模型和感知设备误差模型,并以此为基础,生成了具有多种环境不确定性因素影响的船舶运动响应训练数据;通过仿真试验,验证了预报方法在环境不确定性因素干扰下的预报精度。研究结果表明:在引入环境不确定性因素影响的船舶操纵运动预报试验中,当感知设备误差由0逐渐提升至5%和10%时,除受较小的初始数量级因素影响的横摇速度外,其余船舶运动响应预报结果的均方根误差增幅均小于10%,预测模型的精度可以得到有效保证;而在感知设备误差达到20%的极端条件下,纵荡速度、横荡速度、艏摇速度预报误差相较于0时分别提升4.65%、15.97%、18.17%,误差增幅仍能有效控制在20%以下。可见,船舶操纵运动建模与预报方法可在一定程度上实现环境不确定性因素干扰下的高精度船舶操纵运动预报。 展开更多

关键词 水路运输 船舶操纵运动 环境不确定性 最小二乘支持向量机 建模与预报方法 验证试验

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内河邮轮动态自适应过闸操纵决策方法

16

作者 黄立文 刘姣润 +2 位作者 张胡伟 杨洋 贺益雄 《武汉理工大学学报》 CAS 2024年第3期106-115,共10页

为实现内河邮轮过闸操纵动态自适应决策,构建风、流等干扰下船舶操纵运动模型,依靠自适应最优航向控制方法在不同速度下实现船舶保向、改向。基于良好船艺设定过闸过程中关键点的目标航速,提出基于最小二分法的航速控制方法实现变速控制... 为实现内河邮轮过闸操纵动态自适应决策,构建风、流等干扰下船舶操纵运动模型,依靠自适应最优航向控制方法在不同速度下实现船舶保向、改向。基于良好船艺设定过闸过程中关键点的目标航速,提出基于最小二分法的航速控制方法实现变速控制,建立可行航向求取方法,基于模型预测与反馈补偿的动态自适应控制方法校正剩余误差。在自适应决策框架内结合航速、航向控制方法和提出操纵决策方法。在设定试验场景下,进闸最大航迹偏差为26.72 m,最小为0.22 m;出闸最大航迹偏差为28.60 m,最小为0.20 m。结果表明:船舶能精准控制航迹沿推荐航线航行,可为闸区船舶自主航行研究提供理论基础和技术支持。 展开更多

关键词 邮轮过闸 航速航向控制 模型预测 自适应操纵决策

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多中心开放式电动货车冷链物流配送路径优化

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作者 杨雪 陈宁 马奕 《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》 CAS 2024年第1期82-89,共8页

为了实现物流企业的降本增效和绿色发展,考虑载重、电量、时间窗约束和电池动态耗电率、产品新鲜度损耗、增加配送中心充电功能和多中心联合配送等因素,提出了开放式多配送中心联合配送的电动货车冷链物流配送路径问题。以总成本最小为... 为了实现物流企业的降本增效和绿色发展,考虑载重、电量、时间窗约束和电池动态耗电率、产品新鲜度损耗、增加配送中心充电功能和多中心联合配送等因素,提出了开放式多配送中心联合配送的电动货车冷链物流配送路径问题。以总成本最小为目标函数,建立该问题的混合整数规划模型,设计改进的遗传算法进行求解,优化电动货车冷链物流配送路径和充电方案。结果表明:开放式多中心联合配送能更好地满足客户时间窗约束并降低物流运营成本;增加配送中心的充电功能可以降低充电站短缺对物流企业运营的影响;考虑车辆载重动态影响耗电率能准确反映出配送途中车辆电量消耗;改进遗传算法求解算例成本更低,充电方案和路径规划更优。 展开更多

关键词 冷链物流 多中心联合配送 电动货车 配送路径优化 改进遗传算法 动态耗电率

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船用金属氢化物储氢技术研究综述

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作者 胡磊 李勃成 +1 位作者 袁裕鹏 童亮 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期32-47,共16页

金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系... 金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系列有待研究的问题。首先,对金属氢化物储氢技术进行归纳,总结梳理金属氢化物的工作原理及材料性能方面的研究进展,并介绍金属氢化物在船舶上的应用情况;然后,结合氢能船舶的应用环境及需求,分析金属氢化物储氢技术在船舶上应用的技术、经济可行性,并以满足氢能船舶对氢气储量和放氢速率要求为目标,介绍船用金属氢化物储氢系统的研究,包括储氢系统性能研究、储氢反应器结构、反应器结构优化、耦合船舶燃料电池的热管理系统和储氢系统设计思路;最后,结合上述研究内容,对船用金属氢化物储氢系统的研究方向进行总结与展望。 展开更多

关键词 船舶储氢 金属氢化物 储氢性能 反应器设计 热管理

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轮缘推进永磁电机-护套-介质系统建模与仿真

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作者 黄涛 欧阳武 +2 位作者 张泉 杨植 朱兵 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期17-23,55,共8页

为了降低轮缘推进器永磁电机的涡流损耗,研究护套材料与厚度对永磁电机涡流损耗的影响,基于有限元电磁分析软件ANSYS Electronics Desktop,建立电机-护套-介质系统模型,并通过仿真结果与数值计算结论的对比验证模型准确性;计算永磁电机... 为了降低轮缘推进器永磁电机的涡流损耗,研究护套材料与厚度对永磁电机涡流损耗的影响,基于有限元电磁分析软件ANSYS Electronics Desktop,建立电机-护套-介质系统模型,并通过仿真结果与数值计算结论的对比验证模型准确性;计算永磁电机定转子护套、永磁体涡流密度分布,分析护套材料与厚度对涡流损耗的影响规律。结果表明:护套材料电导率较高时护套中的涡流密度远大于永磁体中的,电导率较低时两者大小相近;采用电导率较低的护套材料时电机产生的涡流损耗远小于采用电导率较高的护套材料;护套材料对护套单位体积涡流损耗影响较大,对永磁体影响较小;定转子护套的厚度比与产生的涡流损耗呈正相关;随着护套厚度比增大,采用电导率较低的护套对永磁体及护套单位体积涡流损耗影响较小,而电导率较高的护套因为屏蔽作用能够通过降低永磁体的涡流密度来降低永磁体涡流损耗;气隙介质在空气、淡水、海水中的变化对电机的磁通密度分布没有显著影响。研究成果可为轮缘推进器永磁电机护套设计提供参考。 展开更多

关键词 轮缘推进器 永磁电机 有限元法 护套 涡流损耗

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基于TCNN的船舶电力推进器机电耦合故障诊断模型

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作者 姚诚武 盛晨兴 +2 位作者 欧阳武 张雪琴 董小伟 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期58-65,73,共9页

电机和齿轮箱是船舶电力推进器重要的功能部件,其故障将严重影响推进器甚至整船的安全性。由于机电耦合作用的影响,当电机和齿轮箱同时发生故障时,故障信号信噪比低,故障特征存在交叉,为了诊断两者的耦合故障,提出1DCNN和2D-DCNN双分支... 电机和齿轮箱是船舶电力推进器重要的功能部件,其故障将严重影响推进器甚至整船的安全性。由于机电耦合作用的影响,当电机和齿轮箱同时发生故障时,故障信号信噪比低,故障特征存在交叉,为了诊断两者的耦合故障,提出1DCNN和2D-DCNN双分支卷积神经网络模型(TCNN),通过不同尺度的卷积核深入提取电流数据的全局特征和细节特征。在数据预处理方面,改进了二维灰度图构建方法以增强信号时间序列连续性,并在2D-DCNN通道中引入膨胀因子在不增加计算量的情况下挖掘信号中的全局信息,使用学习率指数衰减策略确保模型在迭代循环中稳定逼近最优解。试验结果表明,TCNN模型与其他模型相比具有更好的诊断性能,诊断准确率可达99.8%。同时在不同工作环境下,模型的诊断准确率都不低于98.5%,具有良好的适应性和鲁棒性。研究成果可为解决船舶电力推进器机电耦合故障的诊断问题提供新的思路和方法。 展开更多

关键词 船舶电力推进器 故障诊断 双分支卷积神经网络 电机 齿轮箱 机电耦合故障

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