具有未知谐波干扰的船舶动力定位自适应控制

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作者 李磊 王瑞 +2 位作者 巩庆涛 胡鑫 滕瑶 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期76-81,共6页

针对具有未知谐波干扰的船舶动力定位控制问题,设计自适应干扰抵消控制策略。海洋环境扰动被表示为参数未知且系统矩阵所有特征值位于虚轴上外部系统的输出向量,构造观测器提供外部系统状态向量的在线估计值,使船舶扰动补偿转化为自适... 针对具有未知谐波干扰的船舶动力定位控制问题,设计自适应干扰抵消控制策略。海洋环境扰动被表示为参数未知且系统矩阵所有特征值位于虚轴上外部系统的输出向量,构造观测器提供外部系统状态向量的在线估计值,使船舶扰动补偿转化为自适应控制问题。利用自适应动态面控制设计干扰抵消控制律,指令滤波器和辅助动态系统被引入降低输入饱和的影响。理论证明控制律能够使得船舶位置和航向角保持在期望值上,同时保证闭环动力定位控制系统所有信号一致最终有界。仿真结果验证了自适应干扰抵消控制的有效性。 展开更多

关键词 船舶 动力定位 自适应内模观测器 指令滤波器 动态面控制

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风浪与冲击载荷作用下海上火箭发射船运动响应研究

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作者 韩彦青 楚胜涛 +2 位作者 巩庆涛 孙忠玉 杜正发 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1339-1346,共8页

海上火箭发射船在海洋环境载荷与发射冲击载荷作用下将发生复杂的非线性运动响应,对火箭发射的安全性有着至关重要的影响。本文基于三维势流理论研究不同海况风浪与冲击载荷作用下某海上火箭发射船的运动响应特性,并分析船舶有无动力定... 海上火箭发射船在海洋环境载荷与发射冲击载荷作用下将发生复杂的非线性运动响应,对火箭发射的安全性有着至关重要的影响。本文基于三维势流理论研究不同海况风浪与冲击载荷作用下某海上火箭发射船的运动响应特性,并分析船舶有无动力定位系统、发射点火时间的选择等因素对发射船运动特性的影响。结果表明:发射冲击载荷对船舶的纵摇运动影响较大,尤其是在风浪方向和船舶方向平行时,纵摇角较大;动力定位系统的存在会增加发射船的横摇角度;发射点火时间选择在发射船纵摇运动即将达到极值并折返的时刻,可减小发射船纵摇运动对火箭起飞姿态的影响。 展开更多

关键词 海上发射 冲击 运动响应 风浪载荷 动力定位系统

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运载火箭海上垂直回收原理样机剖析

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作者 胡小伟 吴炜平 +5 位作者 王英诚 杨浩亮 廉洁 滕瑶 巩庆涛 王寿军 《军民两用技术与产品》 2024年第2期40-45,共6页

可重复使用运载火箭是降低发射成本的重要手段之一。现阶段,可重复使用运载火箭多项核心技术尚未突破,开展原理样机飞行试验,特别是适用于海上回收的运载火箭海上回收飞行试验,对于推动运载回收技术的工程应用至关重要。在此背景下,北... 可重复使用运载火箭是降低发射成本的重要手段之一。现阶段,可重复使用运载火箭多项核心技术尚未突破,开展原理样机飞行试验,特别是适用于海上回收的运载火箭海上回收飞行试验,对于推动运载回收技术的工程应用至关重要。在此背景下,北京中科宇航技术有限公司研发了一型运载火箭海上垂直回收原理样机,并于2023年1月至3月期间在山东烟台进行多次飞行试验取得圆满成功。本文详细分析了该原理样机的系统组成、地面和海上试验情况,为运载火箭海上垂直回收的研究提供参考。 展开更多

关键词 可重复运载火箭 低成本 垂直回收 原理样机

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运载火箭海上发射起竖系统后倒动力学仿真研究

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作者 韩彦青 李兆犇 +3 位作者 刘江雪 常志国 巩庆涛 孙忠玉 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-10,共10页

因运载火箭海上发射存在起飞时火箭撞击起竖系统支撑架的可能,通常在发射前需要对起竖系统后倒一定角度让出火箭漂移空间,而海上发射船随风浪产生的摇荡运动将对起竖系统后倒过程产生不利影响。基于多体动力学原理建立海上发射起竖系统... 因运载火箭海上发射存在起飞时火箭撞击起竖系统支撑架的可能,通常在发射前需要对起竖系统后倒一定角度让出火箭漂移空间,而海上发射船随风浪产生的摇荡运动将对起竖系统后倒过程产生不利影响。基于多体动力学原理建立海上发射起竖系统后倒动力仿真模型,以某型号发射船在不同海况等级、不同风浪方向下的非线性六自由度耦合运动为边界条件,研究其对起竖系统后倒过程中油缸出力、起竖架支座铰接力、支撑架典型截面内力变化的影响。研究结果表明:在风浪方向角度较大海况下整个后倒过程中,两油缸出力波动变化显著,同步性变差,且存在由推力转为拉力的情况;随海况等级、风浪方向角度的增大,起竖架支座铰接力的波动变化随之增大;支撑架典型截面内力在不同海况、风浪方向下围绕其重力值上下波动变化,在风浪方向角度较大时侧向力增大显著。研究结果可为运载火箭海上发射起竖系统后倒的安全和稳定性提供一定参考。 展开更多

关键词 多体动力学 动平台 耦合运动 起竖系统后倒 海上发射

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不开孔式与迎浪侧半开孔式水平板防波堤消浪性能比较研究

5

作者 杨沫遥 李雪艳 +2 位作者 曲恒良 王玉坤 陈澜铠 《水运工程》 2024年第4期9-14,27,共7页

为了提升水平板防波堤的消浪性能与透水性能,设计一种迎浪侧半开孔式水平板防波堤。在不同相对板宽、潜深及波高条件下,通过物理模型试验研究不开孔式与迎浪侧半开孔式两种水平板防波堤的透射系数Kt、反射系数Kr及耗能系数Kh,系统对比... 为了提升水平板防波堤的消浪性能与透水性能,设计一种迎浪侧半开孔式水平板防波堤。在不同相对板宽、潜深及波高条件下,通过物理模型试验研究不开孔式与迎浪侧半开孔式两种水平板防波堤的透射系数Kt、反射系数Kr及耗能系数Kh,系统对比两种水平板防波堤的消浪性能。结果表明,在试验参数条件下,迎浪侧半开孔式水平板防波堤的透射系数整体上小于不开孔式水平板防波堤,且两种水平板防波堤的透射系数均在相对板宽为0.166或0.212时达到最小值;两种水平板防波堤反射系数的变化趋势相近,迎浪侧半开孔式水平板防波堤的反射系数整体偏小;迎浪侧半开孔式水平板防波堤的耗散系数整体大于不开孔式水平板防波堤,在相对板宽为0.166或0.212时达到最大值。迎浪侧半开孔式水平板防波堤的消浪性能优于不开孔式水平板防波堤。 展开更多

关键词 水平板防波堤 开孔 相对板宽 消浪性能

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中等水深10MW张力腿浮式风机基础设计及结构动力特性研究 被引量：1

6

作者 韩彦青 巩庆涛 +1 位作者 徐胜男 楚胜涛 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1517-1528,共12页

针对我国东南部海域中等水深(以60 m水深为例)及环境载荷特点,本文基于某10 MW海上风机,提出了一种小水线面、浅吃水、可自浮整体拖航运输安装的张力腿浮式风机基础结构。通过基础结构主要参数的优化设计及对其在工作海况和极端海况下... 针对我国东南部海域中等水深(以60 m水深为例)及环境载荷特点,本文基于某10 MW海上风机,提出了一种小水线面、浅吃水、可自浮整体拖航运输安装的张力腿浮式风机基础结构。通过基础结构主要参数的优化设计及对其在工作海况和极端海况下的结构动力响应进行研究,验证其适宜性。研究结果表明,水深较浅会导致系泊系统较短,基础纵荡自振频率接近常见波浪频率范围,可能产生较大的共振响应,在不改变结构质量的情况下,可通过增大下部边立柱及浮筒的高度、减小其宽度以增大结构纵荡附加质量;当预张力较大时,纵荡自振频率较大,可能与一阶波浪载荷发生共振;应合理设置浮式风机基础质量,当基础质量较小时,可能引起较大的结构动力响应。 展开更多

关键词 浮式风机 张力腿 自振频率 中等水深 动力响应

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弧墙-浮式防波堤水动力性能数值模拟

7

作者 李金坷 李雪艳 +3 位作者 曲恒良 杨沫遥 陈澜铠 谭永康 《水运工程》 北大核心 2023年第9期1-7,共7页

为提升浮式防波堤的消波性能,提出一种弧墙-浮式防波堤,基于不可压缩性流体理论和VOF方法,使用计算流体力学软件Star-ccm+建立二维数值模型,并验证数值模型的准确性。应用该数值模型对弧墙-浮式防波堤在不同水平宽度、相对高度及相对波... 为提升浮式防波堤的消波性能,提出一种弧墙-浮式防波堤,基于不可压缩性流体理论和VOF方法,使用计算流体力学软件Star-ccm+建立二维数值模型,并验证数值模型的准确性。应用该数值模型对弧墙-浮式防波堤在不同水平宽度、相对高度及相对波高等条件下的水动力性能进行模拟研究,总结各参数对防波堤透射系数、反射系数及运动响应的影响规律,识别消波性能最优的防波堤结构参数。结果表明,透射系数随水平宽度的增大而增大,周期小于1.4 s时透射系数能稳定维持在0.6以下;反射系数在周期1.6 s或1.8 s时会有一定程度的减小;运动响应随水平宽度和相对高度的增大而增大。 展开更多

关键词 浮式防波堤 水动力性能 二维数值波浪水槽

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基于战术意图欺骗的无人舰艇航路规划算法

8

作者 安彧 张抒尘 +2 位作者 刘颢 耿亮 巩庆涛 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第2期82-86,94,共6页

随着海战场的智能化,无人舰艇的航路意图欺骗性对作战至关重要。针对传统航路规划算法对航路意图欺骗性的考虑缺失,提出一种作战空间欺骗性能的离散表征方法,以及一种基于PID代价的DTI-A*欺骗航路规划算法。经仿真实验结果表明,该算法... 随着海战场的智能化,无人舰艇的航路意图欺骗性对作战至关重要。针对传统航路规划算法对航路意图欺骗性的考虑缺失,提出一种作战空间欺骗性能的离散表征方法,以及一种基于PID代价的DTI-A*欺骗航路规划算法。经仿真实验结果表明,该算法可以显著提高所规划航路的欺骗性,极大程度地阻碍敌方对我方战术意图的识别,大幅提升作战任务的成功率。 展开更多

关键词 战术意图欺骗 DTI-A*算法 PID代价函数 航路规划 无人舰艇

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平弧板组合式透空堤受力特性研究

9

作者 解晓敏 李雪艳 +2 位作者 修春仪 程志 侯放 《海洋湖沼通报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期35-43,共9页

本文设计了一种平弧板组合式透空堤结构,基于物理模型试验讨论了不同相对潜深、相对波高、相对板宽及相对板间距等因素对该新型透空堤结构不同测点处的波浪压力及所受波浪总力的影响。研究结果表明,大部分情况下,上述影响因素对该新型... 本文设计了一种平弧板组合式透空堤结构,基于物理模型试验讨论了不同相对潜深、相对波高、相对板宽及相对板间距等因素对该新型透空堤结构不同测点处的波浪压力及所受波浪总力的影响。研究结果表明,大部分情况下,上述影响因素对该新型透空堤不同测点处的波浪压力影响较为显著。相对潜深为-0.05时各测点正压值与负压值均较小,相对潜深为0时,结构所受的正压值与负压值最大。当相对波高从0.10增大为0.17时,正压值与负压值均增大。随着相对板宽在一定范围内的减小,多数情况下正压值与负压值均有所增大。当相对板间距变化时,对上层平板下表面和下层弧板上表面测点压力影响显著;大部分情况下,上述影响因素对该新型透空堤的波浪总力影响也较为显著。相对潜深为0时,正向垂直总力最大,相对潜深为0和0.05时负向垂直总力较大。当相对波高从0.10增大为0.17时,垂直总力与水平总力均有增大。相对板间距变化时,不同相对板间距的变化对平弧板组合式透空堤所受波浪总力影响较小。 展开更多

关键词 透空堤 波压力 波浪力

原文传递

基于改进生物迁徙算法的双资源柔性作业车间节能调度问题

10

作者 刘璐 宋海草 +2 位作者 姜天华 邓冠龙 巩庆涛 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3125-3141,共17页

节能调度是面向绿色制造的车间调度问题,已成为制造领域的研究热点。针对具有机器和工人双资源约束的柔性作业车间,综合考虑工人学习效应和工件运输时间的影响,以最小化车间能耗为目标,提出一种改进的生物迁徙算法(MBMA)。该算法采用基... 节能调度是面向绿色制造的车间调度问题,已成为制造领域的研究热点。针对具有机器和工人双资源约束的柔性作业车间,综合考虑工人学习效应和工件运输时间的影响,以最小化车间能耗为目标,提出一种改进的生物迁徙算法(MBMA)。该算法采用基于工件-机器-工人的三段式编码方法表示调度解,并设计了一种种群初始化方法,以改善初始调度解的质量。考虑到基本生物迁徙算法无法直接应用于离散车间调度问题,提出一种基于交叉操作的离散迁徙算子,使算法能够直接在离散调度空间内进行搜索。此外,在迁徙算子中引入转换概率动态调整策略,以平衡算法探索与开发能力,另外增加了一种记忆池机制,避免算法过早收敛。对于个体更新算子,设计了一种局部搜索算法嵌入其中,以增强算法局部搜索能力。大量实验结果表明,MBMA算法的计算结果优于其他算法。 展开更多

关键词 双资源约束 工人学习效应 工件运输时间 柔性作业车间 节能调度 生物迁徙算法 绿色制造

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双平板与双弧板式透空堤消浪性能比较研究

11

作者 谢天 李雪艳 +3 位作者 彭晶 曲红红 解晓敏 王庆 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期12-20,共9页

为探究波浪作用下双平板与双弧板式透空堤消浪性能的异同,运用Fluent软件,基于N-S方程构建了波浪与板式透空堤相互作用的数值模型,并采用物模试验结果对其进行了验证。结果表明,潜深D=-0.04、0 m时,90%以上工况下,双弧板式透空堤的透射... 为探究波浪作用下双平板与双弧板式透空堤消浪性能的异同,运用Fluent软件,基于N-S方程构建了波浪与板式透空堤相互作用的数值模型,并采用物模试验结果对其进行了验证。结果表明,潜深D=-0.04、0 m时,90%以上工况下,双弧板式透空堤的透射波能较双平板式小,最大减小量为71%;潜深D=0.04 m时,双弧板式透空堤的透射波能较双平板式大,最大增加量为82%。不同潜深情况下,双弧板式透空堤的反射波能均较双平板式小。不同潜深情况下,双弧板式透空堤的耗散波能均较双平板式大,且两者的耗散波能均随着相对板宽的增大而增大。综合考虑两种类型板式透空堤的透射波能、反射波能以及耗散波能占比可知,在静水面及其以上时,双弧板式透空堤的消浪效果较双平板式透空堤更为显著。在工程实践中,根据具体的水域条件,可以选择处于适当深度的双弧板式透空堤。 展开更多

关键词 板式透空堤 消浪性能 VOF方法 N-S方程

原文传递

平弧板与双平板式透空堤消浪性能比较 被引量：1

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作者 侯成义 李雪艳 +3 位作者 孙家文 万祥 解晓敏 李辉 《水运工程》 北大核心 2022年第4期1-7,共7页

为比较分析平弧板与双平板式透空堤结构在不同入射波浪条件下的消浪性能,基于物理模型试验开展波浪与其相互作用的试验研究。结果表明:平弧板和双平板式透空堤的透射系数均随相对板宽的增大而波动减小,能耗系数则相反。在不同潜深条件下... 为比较分析平弧板与双平板式透空堤结构在不同入射波浪条件下的消浪性能,基于物理模型试验开展波浪与其相互作用的试验研究。结果表明:平弧板和双平板式透空堤的透射系数均随相对板宽的增大而波动减小,能耗系数则相反。在不同潜深条件下,平弧板式透空堤的透射系数和反射系数均小于双平板式透空堤,透射系数最高可减少22%,当相对板宽W L=0.103时反射系数减小幅度最大为82%。平弧板式透空堤能耗系数均大于双平板式透空堤,相对板宽W L在0.103~0.212范围内,能耗系数平均增幅约为22%。研究结果可为2种透空堤结构的工程应用提供必要的理论指导,建议在实际工程中选择平弧板式透空堤。 展开更多

关键词 双平板式 平弧板式 透空堤 透射系数 反射系数 能耗系数

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基于OpenFOAM的潜堤——双弧板组合结构水动力特性数值研究

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作者 于珍 李雪艳 +1 位作者 程志 孟钰婕 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第2期132-143,共12页

鉴于双弧板式透空堤的消浪性能仍不理想,提出了一种潜堤—双弧板组合结构,并基于OpenFOAM软件建立了波浪与该结构相互作用的数值模型,采用试验结果对所建数值模型进行验证。在此基础上,讨论了该新型结构的消浪特性、波压力分布特征以及... 鉴于双弧板式透空堤的消浪性能仍不理想,提出了一种潜堤—双弧板组合结构,并基于OpenFOAM软件建立了波浪与该结构相互作用的数值模型,采用试验结果对所建数值模型进行验证。在此基础上,讨论了该新型结构的消浪特性、波压力分布特征以及所受波浪力的影响因素。结果表明,透射系数随相对板宽的增大而减小,反射系数则相反。透射与反射系数随相对潜深的变化较为显著。当结构位于静水位上方(即相对潜深为-0.05)时,透射系数最小而反射系数最大;当结构位于静水位下方(即相对潜深为0.05)时,透射系数最大而反射系数最小。该组合结构两块弧板上下表面的正负压力变化关于横轴近似对称,不同测点处的压力值差异显著。水平波浪力与垂直波浪力的变化趋势大致相似,但垂直波浪力远大于水平波浪力。研究结果可为其工程应用提供理论指导与技术支撑。 展开更多

关键词 潜堤—双弧板组合结构 消浪特性 受力特性 OPENFOAM

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楔形冲箱的二阶斯托克斯波制造理论及其SPH检验

14

作者 隋钰程 贺铭 +1 位作者 李雪艳 孟钰婕 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期133-143,共11页

冲箱式造波机已应用于国内外许多物理水池,但缺乏制造二阶斯托克斯波的冲箱运动控制理论。基于冲箱浸没体积的变化量与生成的波浪体积相守恒的原理,推导了关联楔形冲箱运动与目标波浪要素的隐式方程组,并给出了制造二阶斯托克斯波的约... 冲箱式造波机已应用于国内外许多物理水池,但缺乏制造二阶斯托克斯波的冲箱运动控制理论。基于冲箱浸没体积的变化量与生成的波浪体积相守恒的原理,推导了关联楔形冲箱运动与目标波浪要素的隐式方程组,并给出了制造二阶斯托克斯波的约束条件。应用推导的造波理论,在经过精度检验和收敛性分析的光滑粒子流体动力学(SPH)波浪水池中模拟二阶斯托克斯波的生成。将数值波面与解析波面进行比较,显示生成的二阶斯托克斯波的波形稳定、波要素准确,证实了该造波理论的可靠性。 展开更多

关键词 冲箱式造波机 二阶斯托克斯波 光滑粒子流体动力学

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基于OpenFOAM的沉箱与梳式防波堤水动力特性比较

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作者 万祥 李雪艳 +3 位作者 谢天 孙家文 解晓敏 程志 《水运工程》 北大核心 2022年第6期1-8,共8页

为比较沉箱与梳式防波堤水动力特性的差异,基于OpenFOAM建立了波浪与上述两种结构相互作用的数值模型,分析不同周期作用下反射系数、波浪压强与流场分布特征。结果表明:1)随相对堤宽的增大,沉箱防波堤对波浪的反射系数较梳式防波堤大。2... 为比较沉箱与梳式防波堤水动力特性的差异,基于OpenFOAM建立了波浪与上述两种结构相互作用的数值模型,分析不同周期作用下反射系数、波浪压强与流场分布特征。结果表明:1)随相对堤宽的增大,沉箱防波堤对波浪的反射系数较梳式防波堤大。2)不同测点处的波浪压强差异显著,梳式防波堤背板处的波浪压强较沉箱防波堤迎浪面相应处波浪压强明显增大。3)梳式防波堤在梳齿空腔内的水体流速较沉箱防波堤迎浪面前方显著增大。4)建议在实际工程中选择梳式防波堤。 展开更多

关键词 沉箱防波堤 梳式防波堤 反射系数 波浪压强 流场

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基于OpenFOAM的弧形防浪墙受力特性的数值模拟研究

16

作者 于珍 李雪艳 +3 位作者 程志 孙家文 孟钰婕 隋钰程 《水运工程》 北大核心 2022年第11期29-36,55,共9页

弧形防浪墙具有优良的返浪效果,工程应用较多。本文以弧形防浪墙为例,基于OpenFOAM开源程序,应用雷诺平均Navier-Stokes方程描述流体运动,建立了波浪与结构物作用的二维数值模型。通过试验验证所建立的数值模型,探讨不同形式弧形防浪墙... 弧形防浪墙具有优良的返浪效果,工程应用较多。本文以弧形防浪墙为例,基于OpenFOAM开源程序,应用雷诺平均Navier-Stokes方程描述流体运动,建立了波浪与结构物作用的二维数值模型。通过试验验证所建立的数值模型,探讨不同形式弧形防浪墙所受波浪压强分布特点的异同、弧形防浪墙圆弧半径对所受波浪力的影响。结果表明:在不同波浪要素条件下,弧形防浪墙迎浪面所受波浪压强随测点高程的增大而减小,同一测点上所受波浪压强随弧形防浪墙圆弧半径的增大而减小。防浪墙迎浪面受到的波浪力随着波高的增大而增大,随波长的增大先增大、再减小、再增大,且在波长最大时波浪力达到最大值。在相同波长下,波浪力随圆弧半径增大而减小。 展开更多

关键词 弧形防浪墙 波浪压强 波浪力 OPENFOAM

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