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作者：闫昭琨大连海事大学

学位级别：硕士

随着技术的发展以及船舶性能标准的提高,吊舱推进器(Podded propulsion,POD)已广泛应用于多种类型的船舶。本文基于分离式船舶运动数学模型的建模思想,建立了适用于双吊舱推进船舶的船舶运动数学模型。在构建吊舱推进船舶运动数学模型时... 详细信息

随着技术的发展以及船舶性能标准的提高,吊舱推进器(Podded propulsion,POD)已广泛应用于多种类型的船舶。本文基于分离式船舶运动数学模型的建模思想,建立了适用于双吊舱推进船舶的船舶运动数学模型。在构建吊舱推进船舶运动数学模型时,首先对吊舱推进器进行单独讨论研究,随后对双吊舱推进船舶进行了整体运动建模,最后对吊舱推进船舶的航向保持控制问题进行了研究。本文的主要工作分为以下几点:(1)建立了双吊舱推进船舶3自由度(Degree of freedom,DOF)船舶运动数学模型,在建模时,首先对吊舱推进器进行了研究,主要考虑船舶尾鳍对吊舱推力和阻力产生的影响,并考虑了吊舱与吊舱之间的相互作用影响。结合前人已开展的有关吊舱推进器水动力性能分析的研究,计算在上述情况下,吊舱推进器产生的推力和阻力,以及其各自产生的转艏力矩。随后,以双吊舱推进半潜船“泰安口”号为例,建立其分离式3DOF船舶运动数学模型。基于实船海试中相关操纵试验的数据,并结合其他研究吊舱推进船舶操纵性预报的文献,对所建立的吊舱推进船舶运动数学模型进行模型精确度分析。(2)设计了适用于吊舱推进船舶的航向保持ZOH(Zero-order holder,零阶保持)模型控制器。为有效降低控制器操舵频率,使其符合航海实践要求,引入了零阶保持环节。在前期设计航向保持控制器时,将零阶保持环节与船舶模型视为一个整体,即ZOH船舶运动数学模型,随后基于ZOH船舶运动数学模型设计航向保持ZOH模型控制器。(3)与传统固定式螺旋桨推进船舶的船舵相比,吊舱推进器转动后产生的转艏力矩更大,相比之下更易导致较大幅度横摇。考虑到大多数吊舱推进船舶为半潜船等特种船舶,载货后船舶稳性较差,需避免较大角度转动吊舱引起的大幅度横摇。引入非线性反馈环节处理航向保持ZOH模型控制器输入端的偏差信号,最终使设计的控制算法在保证航向保持控制性能的前提下,尽可能减小控制器的控制输出,即减小吊舱转角。随后,与其他类型航向保持控制器在8级海况下进行了仿真比对实验。本文所有实验采用MATLAB平台编程实现,所建立的双吊舱推进船舶3自由度船舶运动数学模型具有较好的仿真精度,在8级海况下的仿真实验结果验证了所设计的航向保持控制算法的有效性。该研究对推进吊舱推进船舶运动数学建模和自动控制问题研究与提高船舶海上安全保障方面奠定了理论基础。

关键词： POD推进器 “泰安口”轮零阶保持器航向保持控制

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智能船艇虚实融合测试验证技术现状与展望

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船舶工程 2022年第4期44卷 I0010-I0019页

作者：胡一鹏闫昭琨刘佳仑王鸿东上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063

随着船艇智能化技术的迅速发展,智能船艇测试验证技术需求增大。考虑到虚实融合测试验证技术的发展潜力,文章对其在智能船艇上的应用现状与发展方向进行综述。明确智能船艇虚实融合测试验证的概念,从基于功能和基于场景的智能船艇虚实... 详细信息

随着船艇智能化技术的迅速发展,智能船艇测试验证技术需求增大。考虑到虚实融合测试验证技术的发展潜力,文章对其在智能船艇上的应用现状与发展方向进行综述。明确智能船艇虚实融合测试验证的概念,从基于功能和基于场景的智能船艇虚实融合测试验证技术2方面对研究现状进行介绍。最后,就现有研究中存在的场景构建失真、环境作用量化和虚拟船艇模型性能不足等问题提出了下一步技术发展方向与趋势。

关键词：智能船艇虚实融合测试验证功能测试场景测试

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国外无人船集群运用特点分析及其应对启示

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中国舰船研究 2023年第1期18卷 1-12页

作者：冯炜崔东华夏天冰闫昭琨王鸿东海军研究院北京100161 上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240

无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群... 详细信息

无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群协同任务分配等3个方面剖析无人船集群相关技术的研究进展;然后,对无人船集群在军事上运用的典型样式和主要效益进行分析及研判;最后,总结分析当前应对无人船集群的难点,并对无人船集群应对的技术发展予以展望。

关键词：无人船集群海上无人作战无人系统集群协同作战使用特点

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智能船艇测试场建设、运营实践与思考

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中国船检 2021年第7期 75-79页

作者：王鸿东黄一闫昭琨上海交通大学

伴随着人工智能技术与海洋装备领域的深度融合,以无人艇为代表的智能船艇迎来前所未有的发展机遇,逐渐成为未来海上作业的有生力量。智能船艇的关键技术根据不同的划分方式,可形成多种体系。纵观国内外学者论述,通常划分为智能系统、平... 详细信息

伴随着人工智能技术与海洋装备领域的深度融合,以无人艇为代表的智能船艇迎来前所未有的发展机遇,逐渐成为未来海上作业的有生力量。智能船艇的关键技术根据不同的划分方式,可形成多种体系。纵观国内外学者论述,通常划分为智能系统、平台总体、任务载荷和综合保障四个技术群。其中,智能系统技术水平是船艇遂行任务,发挥效能的关键。

关键词：人工智能技术智能系统海上作业测试场任务载荷深度融合无人艇遂行任务

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智能船舶在狭水道自主航行测试与评价

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船海工程 2022年第S2期51卷 110-114页

作者：赵轩闫昭琨王新宇蔡玉良于淳马吉林中国船级社北京100007 上海交通大学上海200240

针对自主航行技术在狭水道航行场景下的测试验证问题,基于狭水道实际航行特点,结合自主航行系统测试验证要求,构建适用于狭水道自主航行系统的测试验证指标体系,搭建场景完善、功能全面、测试项目多样的标准化虚拟仿真测试平台。基于该... 详细信息

针对自主航行技术在狭水道航行场景下的测试验证问题,基于狭水道实际航行特点,结合自主航行系统测试验证要求,构建适用于狭水道自主航行系统的测试验证指标体系,搭建场景完善、功能全面、测试项目多样的标准化虚拟仿真测试平台。基于该平台,对几类典型的狭水道自主航行算法进行了虚拟仿真测试,验证所构建的测试验证指标体系的科学性与可执行性,并为相关算法的开发与迭代提供理论依据。

关键词：狭水道智能船舶自主航行仿真测试评价指标

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