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内河航道船舶追越操纵运动数值模拟
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作者 吴漫 童思陈 +3 位作者 孙开 王祥 蒋聘凤 张倩倩 《船海工程》 北大核心 2025年第3期148-154,共7页
为研究船舶追越引起船间效应的问题,以MMG模型为基础,采用Fortran语言,建立考虑船间效应的船舶追越操纵运动数学模型,并进行不同横向距、水深、船速及船长的船舶追越仿真,结果显示,一定条件下,两船初始横向距离越小、水深越浅、两船船... 为研究船舶追越引起船间效应的问题,以MMG模型为基础,采用Fortran语言,建立考虑船间效应的船舶追越操纵运动数学模型,并进行不同横向距、水深、船速及船长的船舶追越仿真,结果显示,一定条件下,两船初始横向距离越小、水深越浅、两船船速比越小及两船船长比越小,船间效应越明显。以典型河道为例,开展非均匀流影响下考虑和不考虑船间效应的仿真模拟。研究表明,不考虑船间效应时,两船追越时不存在碰撞风险;考虑船间效应时,两船横向偏移、横向流速、艏向角改变量影响较大,存在一定碰撞风险。因此,内河航道船舶追越模拟如不考虑船间效应影响,模拟结果或偏于危险。 展开更多
关键词 船舶操纵 数值模拟 船舶追越 船间效应 水流数学模型
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船舶抛起锚操纵运动数学模型研究 被引量:2
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作者 陆冬青 朱立凡 《中国航海》 CSCD 北大核心 2009年第3期76-79,84,共5页
求解锚链对船舶的水平作用力时对悬链链型区分为自悬链和约束链两种情况并采用了不同的计算方法,计算锚的抓力系数时考虑了锚在海底移动距离、锚杆仰角、锚型、底质等因素,提出了锚在海底移动的运动方程。分别计算了锚的运动和船体的运... 求解锚链对船舶的水平作用力时对悬链链型区分为自悬链和约束链两种情况并采用了不同的计算方法,计算锚的抓力系数时考虑了锚在海底移动距离、锚杆仰角、锚型、底质等因素,提出了锚在海底移动的运动方程。分别计算了锚的运动和船体的运动,运用MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)模型,建立了比较符合抛起锚操纵实践的船舶抛起锚操纵运动数学模型。编制相应的软件进行仿真试验,试验结果和相关文献的结果一致。 展开更多
关键词 水路运输 船舶 抛起锚 操纵运动 数学模型
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基于运动平台的舰船操纵模拟器关键技术综述
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作者 彭利坤 王晨宇 +3 位作者 吕帮俊 陈佳 黄斌 潘炜 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第16期1-6,共6页
本文综述基于运动平台国内外舰船操纵模拟器的发展现状,总结分析六自由度运动平台的反解、控制策略,不同模拟器洗出算法的侧重点和性能指标,舰船运动数学模型的参数化与非参数化建模等关键技术。通过对现有研究的分析,指出未来基于运动... 本文综述基于运动平台国内外舰船操纵模拟器的发展现状,总结分析六自由度运动平台的反解、控制策略,不同模拟器洗出算法的侧重点和性能指标,舰船运动数学模型的参数化与非参数化建模等关键技术。通过对现有研究的分析,指出未来基于运动平台的舰船操纵模拟器的发展将会朝着更智能化、沉浸式方向发展,为进一步研发高逼真度舰船操纵模拟器提供有益参考。 展开更多
关键词 舰船操纵模拟器 运动平台 洗出算法 舰船操纵数学模型
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双吊舱船舶运动建模与仿真
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作者 韩冰 林昀和 +1 位作者 陈宇航 彭周华 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第6期1352-1365,共14页
面向大连海事大学智能研究与实训两用船“新红专”轮的自主航行控制需求,开展该双吊舱船舶运动模型的设计工作。采用MMG模型结构,分别计算船体流体粘性力、单/双桨推力、作用于双吊舱的流体动力。以实船试航记录与螺旋桨敞水试验数据为... 面向大连海事大学智能研究与实训两用船“新红专”轮的自主航行控制需求,开展该双吊舱船舶运动模型的设计工作。采用MMG模型结构,分别计算船体流体粘性力、单/双桨推力、作用于双吊舱的流体动力。以实船试航记录与螺旋桨敞水试验数据为依据,通过数据拟合辅助求取直航阻力,提出基于仿真旋回试验与PSO算法求取部分水动力系数的方法,对现有经验公式结果进行修正。所建模型的操纵性能指标与实船数据相近,MAPE为7.05%。基于该机理建模与数据驱动结合的方法建立的“新红专”轮三自由度MMG模型,结构完整且准确性高。 展开更多
关键词 智能船舶 MMG模型 船舶运动数学模型 粒子群优化 吊舱式全回转推进装置
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基于SVR的船舶简化分离型模型水动力系数辨识研究 被引量:1
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作者 宋利飞 王毓清 +3 位作者 彭伟 李培勇 刘禹杉 张永峰 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期65-75,共11页
[目的]为解决船舶分离型(MMG)模型水动力系数辨识存在的共线性和参数漂移问题,提出一种基于支持向量回归(SVR)的三自由度简化分离型模型建模方法。[方法]首先,在样本数据的基础上提出一种数据预处理策略,以提升样本的有效性;然后,通过La... [目的]为解决船舶分离型(MMG)模型水动力系数辨识存在的共线性和参数漂移问题,提出一种基于支持向量回归(SVR)的三自由度简化分离型模型建模方法。[方法]首先,在样本数据的基础上提出一种数据预处理策略,以提升样本的有效性;然后,通过Lasso回归算法筛选对模型影响较显著的水动力系数,以减小多重共线性的程度;接着,针对分离型模型推导水动力系数辨识的回归模型,通过SVR进行水动力系数辨识;最后,采用差分法和数据中心化重构回归模型,以削弱参数漂移对水动力辨识误差的影响。[结果]试验结果显示,水动力系数预报值与数值模拟结果吻合较好,均方根误差(RMSE)和相关系数(CC)的计算结果均在良好范围内。[结论]通过SVR算法可以成功辨识出分离型模型的水动力导数,辨识得到的水动力系数精度较高,并且所建立的模型具有较好的预报能力和鲁棒性。 展开更多
关键词 船舶 操纵 水动力学 数学模型 参数辨识 支持向量回归 白箱建模
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船舶操纵模拟器操纵仿真数学模型 被引量:16
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作者 乐美龙 陆惠生 +2 位作者 汪希龄 倪学仪 蔡存强 《中国航海》 CSCD 北大核心 1999年第1期75-84,共10页
系统地论述了船舶操纵仿真数学模型。包括船舶操纵基本模型、水动力、螺旋桨推力及扭距、主机扭距、舵力及其力矩、风、浪、流、锚、缆、拖轮的作用力、浅水影响及侧壁效应。
关键词 仿真 数学模型 船舶操纵 模拟器
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超大型双桨双舵船舶运动数学模型与虚拟仿真 被引量:12
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作者 郭晨 焉丽飞 沈海青 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1976-1982 1988,1988,共8页
建立了常速域大洋航行工况下超大型双桨双舵集装箱船舶三自由度运动数学模型。讨论了该船舶模型的旋回试验和Z型试验仿真。将实际船舶操纵过程抽象化,应用虚拟现实技术建立船舶,舵轮、螺旋桨和舵叶局部三维实体模型,通过虚拟场景和响应... 建立了常速域大洋航行工况下超大型双桨双舵集装箱船舶三自由度运动数学模型。讨论了该船舶模型的旋回试验和Z型试验仿真。将实际船舶操纵过程抽象化,应用虚拟现实技术建立船舶,舵轮、螺旋桨和舵叶局部三维实体模型,通过虚拟场景和响应的三维模型来仿真显示船舶姿态和操纵的动态过程。基于Vega API,在MFC框架下,设计并完成大型双桨双舵船舶操纵运动虚拟仿真系统。所生成的船舶操纵仿真系统,可实现场景切换,环境切换、操纵方式切换以及视角切换等功能。可用以完成对船舶运动控制策略的仿真验证和控制算法优化。 展开更多
关键词 双桨双舵船舶 船舶运动 数学模型 虚拟现实 VEGA
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基于人工神经网络的船舶运动数学模型的辨识 被引量:4
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作者 林莉 万德钧 李滋刚 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 2000年第2期71-74,共4页
根据船舶海上航行的实际情况 ,针对船舶运动的特点 ,提出了用不同神经网络对船舶运动数学模型进行辨识的新方法 .给出 2种神经网络模型 ,并比较这
关键词 船舶操纵 系统辨识 神经网络 数学模型
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基于ν-SVR的船舶动力学机理模型-数据混合驱动建模方法
9
作者 夏桂华 朱文旭 +3 位作者 姜立超 朱可遇 尚晓兵 张智 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第9期1809-1815,共7页
高精度的船舶动力学模型对于海上交通和海洋贸易具有十分重要的意义,然而,现存的船舶动力学机理模型的性能受限于模型结构和水动力参数,船舶动力学数据驱动模型缺乏可解释性。为解决这个问题,提出一种基于nu-支持向量回归(ν-SVR)的船... 高精度的船舶动力学模型对于海上交通和海洋贸易具有十分重要的意义,然而,现存的船舶动力学机理模型的性能受限于模型结构和水动力参数,船舶动力学数据驱动模型缺乏可解释性。为解决这个问题,提出一种基于nu-支持向量回归(ν-SVR)的船舶动力学机理模型-数据混合驱动建模方法。一种Abkowitz模型被用于构成混合模型的机理部分,一种ν-SVR被采用拟合机理模型和真实船之间的残差数据,遗传算法也被混合模型的超参数寻优。所提出方法的性能是基于一艘仿真的Mariner船舶进行验证的。通过多组操纵运动测试案例发现ν-SVR可以有效补偿机理模型的预测残差,同时,所提出的机理模型-数据混合驱动建模方法具有较好的预测精度和泛化能力。 展开更多
关键词 船舶动力学 数据驱动模型 Abkowitz模型 ν-SVR 船舶操纵运动
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船舶运动干扰力和力矩数学模型 被引量:2
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作者 杨星 何冬梅 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第5期132-135,共4页
为了准确计算船舶运动参数,以提高航海模拟器的模拟精度,本文基于欧拉理论建立船舶运动干扰力和力矩数学模型,考虑了水流压力、水力矩、风压力、风力矩、螺旋桨推力、螺旋桨力矩等力学参数对船身运动的影响。以某试验船为实例进行计算... 为了准确计算船舶运动参数,以提高航海模拟器的模拟精度,本文基于欧拉理论建立船舶运动干扰力和力矩数学模型,考虑了水流压力、水力矩、风压力、风力矩、螺旋桨推力、螺旋桨力矩等力学参数对船身运动的影响。以某试验船为实例进行计算研究。结果表明,本文建立的数学模型与相关文献计算结果较为一致,本文建立的船舶运动干扰力和力矩数学模型具有较好的准确性。 展开更多
关键词 船舶运动数学模型 干扰力 干扰力矩 欧拉理论
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船舶运动的数学模型构建与验证研究 被引量:2
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作者 袁萍 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第6期31-33,共3页
针对船舶在海面航行运动的复杂情况,构建一种用于船舶运动仿真控制分析的数学模型。分析船舶运动中的坐标系运动变化过程,并给出运动坐标系中作用力、力矩、重心速度、角速度等模型变量。研究数学模型中运动坐标系的移动过程,并适度调... 针对船舶在海面航行运动的复杂情况,构建一种用于船舶运动仿真控制分析的数学模型。分析船舶运动中的坐标系运动变化过程,并给出运动坐标系中作用力、力矩、重心速度、角速度等模型变量。研究数学模型中运动坐标系的移动过程,并适度调整运动方程的参量值,以更好地实现数学模型对船舶航行运动的控制作用。仿真验证结果表明,在提出的数学模型控制下,船舶的航行轨迹更接近于理想航线,在外界环境更加恶劣的条件下优势更为明显。 展开更多
关键词 船舶运动 数学模型 运动坐标系 航迹
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基于混合核函数ν-SVR的船舶操纵运动非参数建模方法
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作者 姜立超 尚晓兵 +2 位作者 王伟 张智 李嘉祺 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1376-1384,共9页
非参数建模方法已广泛应用于船舶操纵运动建模。本文提出一种基于混合核函数(mixed kernel function,MK)的ν-支持向量回归(ν-support vector regression,ν-SVR)非参数建模方法,并采用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化超参数,即遗... 非参数建模方法已广泛应用于船舶操纵运动建模。本文提出一种基于混合核函数(mixed kernel function,MK)的ν-支持向量回归(ν-support vector regression,ν-SVR)非参数建模方法,并采用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化超参数,即遗传算法优化的混合核函数ν-支持向量回归(genetic algorithm-mixed kernel-ν-support vector regression,GA-MK-ν-SVR)。为了提高ν-SVR的性能,提出一种混合核函数,该核函数结合径向基和多项式核函数来同时捕获全局和局部性能。基于遗传算法,模型的超参数实现了优化。采用SIMMAN2008提供的KVLCC2油轮自由自航测试数据对该建模方法的性能进行了评估,并与多种现有操纵模型的预测结果进行了对比研究。试验结果表明,所提出的GA-MK-ν-SVR模型对船舶操纵运动具有良好的预测精度和较强的泛化能力。 展开更多
关键词 非参数模型 混合核函数 系统辨识 ν-SVR 船舶操纵运动 遗传算法 SIMMAN2008 KVLCC2
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绘制船舶碰撞运动轨迹的数学模型探讨
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作者 钱玉林 《上海海运学院学报》 1997年第3期64-68,共5页
根据船舶碰撞事故调查及事故报告中可获得的环境资料和船舶运动过程资料,对建立适用于绘制船舶碰撞发生前运动轨迹的数学模型作了初步探讨。
关键词 碰撞事故 数学模型 船舶 运动轨迹 绘图
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基于特征模型的船舶运动数学模型 被引量:3
14
作者 张曙辉 张显库 胡甚平 《中国航海》 CSCD 北大核心 2012年第4期63-65,共3页
为了获得形式简洁而精度较高的船舶运动数学模型,将航空航天领域的特征模型移植到航海领域。利用部分实船试验数据辨识出特征模型的参数,通过船舶Z形试验验证了在航海领域使用特征模型的可行性。该精度稍高于目前使用的Nomoto模型,且保... 为了获得形式简洁而精度较高的船舶运动数学模型,将航空航天领域的特征模型移植到航海领域。利用部分实船试验数据辨识出特征模型的参数,通过船舶Z形试验验证了在航海领域使用特征模型的可行性。该精度稍高于目前使用的Nomoto模型,且保留了其简洁的形式。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 特征模型 “育鲲”轮 船舶运动数学模型
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船舶操纵模拟器中的系缆张力模型 被引量:3
15
作者 孙霄峰 尹勇 张秀凤 《中国航海》 CSCD 北大核心 2007年第3期1-4,共4页
建立了可适用于6个自由度船舶操纵运动数学模型的系缆张力计算模型。系缆的应变满足虎克定律,利用悬链线方程和虎克定律推导出的系缆无应力长度的计算公式,根据计算出的系缆无应力长度和系缆的实际长度的对应关系,用试算法计算系缆张力... 建立了可适用于6个自由度船舶操纵运动数学模型的系缆张力计算模型。系缆的应变满足虎克定律,利用悬链线方程和虎克定律推导出的系缆无应力长度的计算公式,根据计算出的系缆无应力长度和系缆的实际长度的对应关系,用试算法计算系缆张力;否则,忽略系缆的自重,通过由系缆的应变曲线图拟合的多项式来计算系缆张力,并分别计算了系缆的水平张力和竖直张力。进行了系缆破断强度的计算,并对系缆张力是否超出安全负荷以及系缆是否破断进行了判断。计算实例验证了模型的正确性和实用性。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 船舶操纵模拟器 系缆张力 船舶操纵运动数学模型 悬链线
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基于岭回归方法的船舶操纵运动建模 被引量:6
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作者 罗伟林 邹早建 《船海工程》 2009年第6期17-19,36,共4页
基于自航模试验的系统辨识方法是一种有效的船舶操纵运动建模方法。通过对舵角和转艏角速度试验数据的分析,用岭回归方法确定了船舶操纵运动数学模型中的模型参数,进行了操纵运动预报仿真并同自航模试验数据对比,数值仿真结果验证了方... 基于自航模试验的系统辨识方法是一种有效的船舶操纵运动建模方法。通过对舵角和转艏角速度试验数据的分析,用岭回归方法确定了船舶操纵运动数学模型中的模型参数,进行了操纵运动预报仿真并同自航模试验数据对比,数值仿真结果验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 船舶操纵运动数学模型 系统辨识 最小二乘法 岭回归
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结合MMG分离式操纵性数学模型船舶拖航仿真 被引量:1
17
作者 周茜 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第2期61-63,共3页
拖航是船舶航行作业中的重要业务之一,在远洋航行、大件运输以及近距离现场转移业务中均有广泛应用。船舶拖航易受风、浪、流等外部环境因素的影响,增加拖航运动的风险,所以必须借助数学模型对船舶拖航进行仿真,以有效控制拖航系统作业... 拖航是船舶航行作业中的重要业务之一,在远洋航行、大件运输以及近距离现场转移业务中均有广泛应用。船舶拖航易受风、浪、流等外部环境因素的影响,增加拖航运动的风险,所以必须借助数学模型对船舶拖航进行仿真,以有效控制拖航系统作业,全面防范拖航风险。本文分析了MMG分离式操纵性数学模型,提出结合MMG分离式操纵性数学模型的船舶拖航运动模拟方法,并对船舶拖航进行仿真,表明拖航仿真模型能够为操纵控制提供合适的决策依据。 展开更多
关键词 MMG分离器 操纵数学模型 船舶拖航
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基于无迹卡尔曼滤波的船舶运动数学模型辨识 被引量:10
18
作者 秦操 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第1期89-94,共6页
针对一艘目标三体船,构建MMG运动数学模型结构,利用无迹卡尔曼滤波器结合自航试验数据对模型中的参数进行辨识。为减轻动力相消带来的影响,结合三体船特点对模型结构进行化简,并设计不同的控制方式进行分步辨识。通过模型预报数据与自... 针对一艘目标三体船,构建MMG运动数学模型结构,利用无迹卡尔曼滤波器结合自航试验数据对模型中的参数进行辨识。为减轻动力相消带来的影响,结合三体船特点对模型结构进行化简,并设计不同的控制方式进行分步辨识。通过模型预报数据与自航试验观测值的对比,以及部分参数的试验测量值与辨识值的比较,验证了本文辨识方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 系统辨识 无迹卡尔曼滤波器 船舶运动数学模型
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船舶水上纵向运动的非线性数学模型构建 被引量:1
19
作者 关砚蓬 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第4期1-3,共3页
为了解决当前船舶水上纵向运动预测精度的问题,设计了一种船舶水上纵向运动的非线性数学模型构建方法。首先分析了当前船舶水上纵向运动的线性数学模型的缺陷,然后引入非线性建模方法—神经网络对船舶水上纵向运动变化特点进行拟合,建... 为了解决当前船舶水上纵向运动预测精度的问题,设计了一种船舶水上纵向运动的非线性数学模型构建方法。首先分析了当前船舶水上纵向运动的线性数学模型的缺陷,然后引入非线性建模方法—神经网络对船舶水上纵向运动变化特点进行拟合,建立船舶水上纵向运动的非线性预测模型,最后与线性船舶水上纵向运动建模方法进行仿真对比实验。结果表明,本文方法的船舶水上纵向运动预测精度高,船舶水上纵向运动预测误差要小于线性船舶水上纵向运动建模方法,验证了本文非线性船舶水上纵向运动建模方法的有效性以及优越性。 展开更多
关键词 船舶 水上纵向运动 非线性数学模型 改进神经网络
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船舶操纵性数学模型辨识
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作者 王德普 夏洪胜 《哈尔滨船舶工程学院学报》 EI CAS CSCD 1990年第3期295-300,共6页
利用实船旋回航行试验和Z航行试验的测试数据,以二阶K-T方程为基础,采用系统辨识方法,确定了船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立了船舶操纵性数学模型.本文使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际比较接近,给出一种切实可行的K-T方... 利用实船旋回航行试验和Z航行试验的测试数据,以二阶K-T方程为基础,采用系统辨识方法,确定了船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立了船舶操纵性数学模型.本文使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际比较接近,给出一种切实可行的K-T方程参数估计方法.数据处理结果表明,实船模型辨识手段与传统试验方法相比,有较明显的优越性. 展开更多
关键词 系统辨识 船舶 操纵 数学模型
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