舵角
- 小型水下无人航行器的下潜过程研究
无人航行器在不同舵角和螺旋桨转速下的下潜姿态，以期为后续研究提供参考。1 航行器基本参数介绍本文试验所用到的水下无人航行器主要由艏部探测段、通信浮标段、导航控制段、能源段、推进段构成，具体实物外观如图1 所示。图1 水下无人航行器外形图Fig. 1 Outline drawing of an UUV水下无人航行器的主要参数包括几何参数、最大舵角和航行时的最大速度。本试验所用水下无人航行器的航行参数列于表1 中。表1 航行器主要航行参数Table 1 Mai
数字海洋与水下攻防 2023年6期2024-01-08
- 基于自适应改进终端滑模的船舶航向控制*
，在低频操舵和小舵角情况下，船舶在航向保持条件下的航向动态行为可用Nomoto模型表示，其表达式为式中，T为时间常数，K为回转性指数，ψ为航向角，δ为舵角。考虑到在某些情况下，如船舶变航操作时涉及到大舵角的变化，此时为了更准确地描述船舶的运动状态，船舶数学模型中的非线性高阶项将不可忽视。因此本文采用非线性Norrbin 模型来设计航向控制器［18～19］。式中，α为非线性项系数，又称Norrbin系数。2.2 环境干扰模型在船舶的航行过程中，一些外部环境因
舰船电子工程 2023年6期2023-10-10
- 预置舵角对跨介质航行体入水尾拍运动影响试验
18]研究了预置舵角下超空泡航行体水平和斜射入水弹道特性。刘如石等[19]研究了尾部形状对超空泡射弹尾拍运动特性的影响。可以看出,目前的研究仅针对非对称外形空化器、尾部外形等单一结构变量下的航行体尾拍运动特性,而在考虑非对称头型空化器与尾裙组合外形的跨介质航行体入水尾拍运动特性及弹道特性等方面鲜有文献报道,有待进一步深入研究。本文通过搭建高速入水试验平台,在模型内部安装测量单元记录模型运动、冲击载荷以及表面压力等参数,利用高速摄像机记录入水过程空泡形态,开
兵工学报 2023年6期2023-07-10
- 半悬挂舵空化及其对非定常力的影响研究
0°，3°，5°舵角3 个状态进行研究。计算结果表明，在该航速下，舵空化主要发生在舵叶的内侧，空化面积与舵角呈正比关系。同时发现，空化区域的空泡具有周期性的变化，如图4 所示。图4 不同舵角舵空泡周期内的空泡变化情况Fig.4 Cavitation variation of different rudder angles during cavitation period对空泡体积分数进行分析，在螺旋桨旋转一周的时间T内，舵空化的空泡体积分数变化曲线如图5
舰船科学技术 2023年6期2023-05-05
- 潜艇斜航工况下操舵水动力及绕流场数值研究
模拟，分析了X 舵角度对潜艇性能的影响。翟朔等[9]对某潜艇模型的尾部水平操纵面分别进行了共翼型设计和非共翼型设计，并计算了2 种操纵面产生的艇体水动力和尾流特征。从目前已有研究可以看出，应用CFD 方法开展潜艇操纵性能预报及评估已经成为领域内的趋势和研究热点。本文基于CFD 平台STAR-CCM+对潜艇斜航工况下的操舵水动力及绕流场进行数值研究，以国际上广泛用于对比验证研究的SUBOFF 潜艇模型为研究对象，分别应用雷诺平均（reynolds-avera
舰船科学技术 2023年5期2023-05-04
- 半潜航行器纵平面流体动力数值计算与试验研究
不同潜深下速度和舵角流体动力系数，并指出通过估算的方法对舵某些系数的准确度有待提高[6]。为了验证半潜航行器多状态转换的可行性，Cong[7]对带有压载水舱的半潜式航行器开展了自航试验，研究了不同前后翼角组合对航行器状态转变的影响，测量了航行过程中翼和主体的阻力、升力和纵摇力矩的变化。Cong 指出航行器运动的非线性、非线性水动力和剩余浮力等因素增加了状态转换的难度，准确测量机翼上的流体动力有助于更好地理解多状态转换过程的机理。对于该种类型的半潜式航行器，
舰船科学技术 2023年5期2023-05-04
- 基于系统辨识的滑行艇回转运动模式研究
为基础，通过改变舵角和航速，运用系统辨识程序分析处理实验数据，建立滑行艇操纵性数学模型，同时运用编制的C#程序，对数学模型中的实验数据进行辨识，进而研究滑行艇的回转性能。1 操纵性回转实验1.1 模型简介本实验以防滑行面飞溅（沿滑行艇中部舭部到艇体尾部横向方向安装防飞溅片） 的无人滑行艇为模型，实验模型的主尺度如下：艇长1.5 m，艇宽0.46 m，型深0.19 m，设计吃水0.13 m，设计排水量50 kg，设计航速5 kn。该模型艇装有新型USV 智能
船舶职业教育 2022年5期2022-11-03
- 基于干扰观测器的X舵AUV零纵倾变深控制
成等针对AUV在舵角与舵速约束下的深度控制问题提出一种基于模型预测控制的AUV深度控制方法，仿真结果表明该方法具有良好的动态控制性能。霍江航等针对AUV运动过程中水动力参数摄动与外界干扰问题，基于L1自适应理论提出一种AUV深度控制器，仿真结果表明该控制器拥有良好动态响应的同时能够保证抗干扰能力与鲁棒性。绕志荣等针对AUV在外部扰动与内部扰动下深度难以控制的问题，提出一种基于干扰观测器的自适应终端滑模控制方法，仿真结果表明此方法有着很强的抗干扰性。本文根据
舰船科学技术 2022年18期2022-10-18
- 在随浪、尾斜浪下ONR舰船骑浪横甩直接数值模拟
态的船舶打出最大舵角，则巨大的离心力会使船舶无法保持航向，这种现象称为横甩。横甩会导致船舶的倾覆概率大大增加。由于骑浪横甩具有强非线性，其机理和过程相当复杂，所以研究者相对较少。ONR(office of naval research)舰船是一种内倾船，是实验和研究常用的一种舰船，其骑浪横甩也因其特殊性而不同于常规船舶。MAKI等基于骑浪横甩第二层薄弱性衡准，采用Melnikov法预报了ONR舰船骑浪的阈值问题。CARRICA等基于计算流体力学(compu
上海海事大学学报 2022年3期2022-09-30
- 某船舵装置机械零位调整故障分析与排除
舵装置左右舵叶与舵角指示器机械零位存在偏差，无法同时调至零位，存在舵角指示器在零位时，左右舵叶从船尾方向看呈外八字现象。本文分析该故障产生的原因，针对性地提出了排故方案，经调试验证，故障得以解决，可为同类型舵装置的故障排除提供参考。1 某船舵装置结构及工作原理1.1 舵装置结构该舵装置配有2只半均衡悬挂流线型舵及1台往复柱塞式电动液压舵机。其机械部分由舵机推舵机构、舵机液压系统、自动隔离转换装置、舵角限位装置、舵叶、舵杆、舵柄、上舵承、下舵承座、下舵承本体
船舶物资与市场 2022年8期2022-09-03
- 喷水推进器转舵装置的模糊自适应比例-积分-微分控制
为根据系统所设定舵角与反馈舵角之间的误差e以及误差变化率ec，通过模糊计算得到控制量，从而达到控制舵角的目的。为了提高控制器的自适应性能，在系统工作过程中利用模糊控制规则在线对PID控制器的3个参数KP、KI、KD进行整定。图1 转舵装置模糊自适应PID控制系统结构Fig.1 Fuzzy self-adaptive PID control system structure of rudder device1.2 模糊规则制定图1中模糊自适应PID控制器选取
科学技术与工程 2022年17期2022-07-28
- X形艉舵水下航行体变舵角水动力特性及其数学模型研究
不同艉布局方案的舵角和姿态角的耦合试验数据，该报告试验数据量非常庞大，但较为遗憾的是关于试验数据的分析及其结论公开极少，同时该研究中开展的压力测量试验仅仅是针对艉操纵面的，未对尾段表面，尤其是与艉附体紧邻的艇体表面压力分布进行测量。Bettle[2]采用数值计算与经验公式相结合的方法，对具有不同面积的X形艉舵方案操纵性能进行了预报，评估分析了达到期望操纵性指标的操纵面面积大小，该研究中的舵角相关水动力直接采用了理论方法，在对无界均匀流中舵水动力预报的基础上
船舶力学 2022年5期2022-05-31
- 气垫登陆艇驾控模拟训练系统设计及仿真*
字电位器实现方向舵角度、螺距等的模拟采集；各开关量则接入PLC数字量输入输出模块。Modbus RTU是一种串行通信协议，是由Modicon公司于1979年发明的用于工业现场的总线协议。该协议是完全公开，没有版权要求，方便部署和维护，用户可根据自身需要对协议进行补充，设计符合自身需求实际使用的通信协议。Modbus采用主从式通信，日常使用较多的是Modbus RTU和Modbus TCP/IP两种协议。Modbus/TCP通讯协议通过将Modbus报文帧插
舰船电子工程 2022年4期2022-05-11
- 无人救捞艇的航向控制器设计＊
航向保持则是要求舵角δ要克服各种干扰将实际的航向角ψ牢牢地稳定在设定航向ψr上。航向控制通常采取闭环控制[1]，通过实际航向ψ与设定航向ψr比较，形成航向误差信息△ψ=ψr-ψ，经过航向控制算法给出命令舵角δr，控制船头朝减少航向偏差的方向转动。1 无人艇航向PID控制器设计本文中，为简化分析无人艇模型采用Nomoto模型：通常利用单纯的PD控制器，就可以实现航向控制，但是考虑水上航行时船舶遭遇波浪的干扰，导致产生稳态误差。因此，需要对PD控制律中添加积分
科技与创新 2021年24期2022-01-03
- 带非线性观测器的船舶路径跟踪预测控制
幅与舵速受约束、舵角需优化、模型不确定以及外界干扰等问题，因此对其控制仍具有一定难度。文献[3]为解决外界干扰和内部模型不确定，设计出基于PID的自抗扰控制器(ADRC)。文献[4]将ADRC与滑模控制相结合，对内部未知项和外界干扰具有良好的抑制作用。文献[5]利用ADRC的核心成分，即扩张状态观测器对外界干扰进行了估计。文献[6]设计出非线性自适应控制器，以应对模型中的未知部分。文献[7]同样利用自适应方法设计自动舵，主要解决波浪干扰问题。文献[8]利用
计算机仿真 2021年9期2021-11-17
- 全回转推进器舵角反馈装置结构及问题的分析
回转推进器转舵，舵角反馈装置可将实际舵角转化为电信号，反馈到中央控制单元。舵角反馈装置是全回转推进器舵角控制系统中的重要部件，其精度、可靠性都直接影响到舵角控制、舵角指示的精度、可靠性。因此，舵角反馈装置的设计质量对于实现全回转推进器的闭环控制、舵角指示是非常关键的。目前，全回转推进器在使用过程中主要出现两方面问题：一方面设计和调试维修人员不熟悉舵角反馈装置的结构；另一方面传统的舵角反馈装置难以满足动力定位等高精度控制船舶对舵角反馈装置的反馈精度的要求。为
江苏船舶 2021年4期2021-09-28
- 基于数字信号处理的舵角反馈指示系统
[1–2]。其中舵角反馈指示系统是现代舰船上不可缺少的导航设备，其主要的功能是自动高精度输出当前船舶的舵叶方位，以保证船舶平时安全航渡和恶劣环境时精准航行[3–4]。因此，舵角反馈指示系统性能优劣将直接关系到船舶航行的安全，并直接影响船舶的生命力[5]。传统的舵角反馈指示系统主要由自整角机式同步跟踪系统和电位计式舵角指示组成，其灵活性、操控性、稳定性等相对欠缺。自整角机同步指示系统接线较为复杂，其主要由单相激磁绕组的小型异步电机[6]、连接线缆、仪表等组成
舰船科学技术 2021年8期2021-09-18
- 首升降舵布局方式对潜艇垂直面操纵性能仿真分析
同布置方式下单位舵角的操舵响应和梯形操舵响应，计算升速率、逆速和平衡舵角，并对2种首升降舵布置方式条件下的潜艇垂直面操纵性能进行了模糊综合评判。1 首升降舵的布置方式首升降舵布置分为围壳舵和首端首舵2种形式。首端首舵一般布置在潜艇艇体首部靠下的位置，其布置方式如图1所示。首端首舵的特点是力臂较长，因此相同的舵面积产生的水动力矩较大。一般来说，首端首舵都是可折叠或伸缩的，在潜艇水上航行时为减少航行阻力首端首舵处于收回状态。另外，为了降低潜艇在垂直面内可能产生
舰船科学技术 2021年5期2021-07-03
- 两种船舶运动模型间参数对应转化方法
成一个动态系统，舵角为系统的输入，首向角或首摇角速度为系统的输出；2）整体型模型，由20世纪60年代初Abkowitz提出，把船看作一个整体，不考虑船舶各部分之间的流体动力干扰，研究船舶所受的外力和力矩；3）MMG模型，由20世纪70年代末日本拖曳水池委员会提出，按照物理意义将力和力矩分解为作用于裸体船、敞水螺旋桨和敞水舵，以及三者之间相互干涉的流体动力和力矩。现有的航向航迹自动舵检测平台使用了航迹自动舵标准（IEC62065）中提出的船舶运动模型，由于该
舰船科学技术 2020年10期2020-11-14
- 风浪环境下的舰船KT操纵响应模型研究
，不同航速和不同舵角情况下的操纵性能，本文在3 m浪高，初始遭遇浪向角为30°的环境下，仿真10°舵角下，不同航速的舰船旋回轨迹和旋回角速度曲线，结果如图6～图9所示。在3 m浪高，初始遭遇浪向角为30°的环境下，舰船航速为15 kn，5°，10°和15°舵角下的旋回轨迹和角速度曲线如图10～图13所示。图2 y方向上的波浪漂移力变化曲线Fig. 2 Wave drift force curve in the y direction图3 z方向上的波浪漂移
舰船科学技术 2020年9期2020-10-31
- 全回转电力推进科考船航向稳定性分析
果表明，目标船在舵角0 位不变且不干预的前提下航向稳定性直航偏转角度明显超过同类船舶，这对船舶操纵性带来不利影响。1 偏航原因分析航向偏离是由于力的不平衡导致的。从偏航实际情况来看，初始的状态相对稳定，此后偏航的角速度开始迅速加大。风流影响将对目标船产生更大的偏航力，此时偏航已难以逆转。因此，问题的关键是分析在此过程中起到决定性作用的不平衡扰动力。解决问题的关键是采取相应措施减小不平衡扰动力的影响，避免船舶进入回转状态船体除受到风、浪、流等外界不平衡力因素
船舶标准化工程师 2020年5期2020-10-17
- 操舵仪检测平台中舵机运动模拟装置设计与实现∗
，上层安装操舵仪舵角反馈机构，下层为舵角反馈驱动机构，包括步进电机、步进电机驱动器，旋转编码器等机械部件。通过联轴节对接的方式，下层长轴步进电机直接驱动上层的舵角反馈机构输入轴，下层旋转编码器与步进电机之间通过皮带传动。装置的运行由专门设计的舵角控制电路控制。图1 装置实体结构图装置工作原理如图2，除了操控仪指令控制箱和舵角反馈机构，其他均为本装置的组成部分。装置内含有两套反馈驱动机构，可以模拟舰船双舵的运动，同时驱动操控仪本身的舵角反馈装置，使操舵仪获取
舰船电子工程 2020年4期2020-06-19
- 潜艇X舵控制分配器设计和仿真
了X 舵与十字舵舵角转换数学模型，开展了等效舵角转换装置的仿真验证。在X舵控制算法方面，曾俊宝[2]以AUV为对象，研究了对角联动方式下的X舵PID控制，并进行了湖上及海上试验，但其主控制器采用的是PID控制算法，分配方式为对角联动，未考虑三舵、双舵情况下的分配问题；Zhang等[3]在传统十字舵AUV控制结构中引入舵角分配器，基于重构方法研究了X舵的容错控制分配问题。此外，还有学者基于伪逆法深入研究了多舵面控制分配算法[4-5]。伪逆法的优点在于计算比较
中国舰船研究 2020年2期2020-05-28
- 一种考虑磁滞特性的船舶航向保持控制策略
区dz是0.3，舵角的最大值是δmax是30°，舵角速率的最大值是30°/s，时间常数z0是0.25 s。为了模拟海风(常值)以及海流扰动，需要在舵角处叠加-3°。本研究为了减少航向角测量误差，以及测量方便，使用了罗经测量方法。根据验证，其对航向角的测量误差范围小于0.1°。对实际舵角进行测量时采用了舵角传感器，其误差保持在0.03以内，在仿真过程中进行噪声的测量时运用了对应幅值的零均值高斯白噪声进行模拟测量。舵角设定为0°。观测器的偏移时间常数、截止频率
黑龙江交通科技 2020年2期2020-03-17
- 基于船模的木京扩建船闸通航水流条件试验研究
状态一般由船舶的舵角、漂角、航速等航行参数来反映，因此船模试验也主要根据这些参数对通航条件进行分析。目前，国内对船模试验参数尚未制定明确的标准，分析中通常是采用早期研究确定的限值[6-7]，即最大舵角不大于25°，最小航速不小于0.40 m/s。当试验中船模航行参数劣于上列数值时，则认为通航是不安全的。船模试验中，针对任一试验组次，均进行3～5次试验，用其特征值进行成果分析，以减小试验随机误差。2.3 试验方案及组次本次船模试验的上、下引航道布置为水工模型
水运工程 2020年1期2020-02-10
- 基于欧拉迭代模型预测的欠驱动水面船舶路径跟踪控制
、受外界干扰以及舵角输入受约束等特性，所以对其路径跟踪控制是比较复杂的。Fossen 提出Line of Sight（LOS）制导法[1]，将路径跟踪三维控制转换为对船首向角的一维控制。文献[2-3]在滑模控制中结合增量反馈，避免对不确定项进行估计。文献[4-6]利用自抗扰控制器的核心（即扩张状态观测器）对内部未知项和外部扰动进行估计。文献[7]利用神经网络进行参数优化，避免不确定项和外界干扰。文献[8-10]均采用自适应算法对外界干扰进行处理。文献[11
广东海洋大学学报 2020年1期2020-01-16
- 无人艇直驱式电液伺服舵机系统建模与仿真
直线运动，而喷嘴舵角的需求为回转运动，实现该转换为操舵执行机构，简化为平面偏置滑块-曲柄连杆机构。1.2.1 建立运动学和动力学方程对平面偏置滑块-曲柄机构，忽略重力，以曲柄1 的回转中心A 为原点，以喷嘴中心线为x 轴，建立如图3所示右手坐标系xAy。图中，l1，l2为曲柄1 和连杆2 的轴向长度；lS2为连杆质心S2到B 点的距离；l3为转动副C 点距A 点的水平距离，le为等效滑块3 的偏心距；θ1，θ2为曲柄1 和连杆2 与x 轴夹角，逆时针为正，
舰船科学技术 2019年12期2020-01-14
- 基于小尺度船模技术的小半径回头弯曲航道试验研究
常通过航行轨迹、舵角R、漂角D、车档、航速V等航行参数来体现[2]。国内在研究三峡枢纽和许多内河航道的通航条件时，对小尺度船模航行过程中的舵角R及航速V作了相应的限定，即最大舵角Rmax≯25°，最小航速Vmin≮0.4 m/s，以此来判别航行状态的优劣[8]。通常，船舶的最大舵角Rmax=35°，但安全舵角须控制在25°以内，主要基于2个因素：①如果船舶航行中使用满舵才能避免危险，那么说明船舶已经处于发生事故的临界状态；②一般模型试验中都会存在一定的误差
重庆交通大学学报(自然科学版) 2019年12期2019-12-17
- 基于硬件在环的舵鳍联合减摇实验系统设计
速度；δc为控制舵角；K、T、α、β为船舶参数。对于大部分船舶α≥0成立；当β=1时，为直线稳定船舶；当β=-1时，为直线不稳定船舶。对于船舶横摇运动，根据Conolly的理论及当船舶横摇运动较小时，可对其线性化，得到线性横摇数学模型。由于舵角与艏摇角速度对横摇角的耦合较强，故横摇模型中还需考虑艏摇角速度r与实际舵角δa[5]，即式(2)可改为mr+nδa(3)式中：m、n分别为艏摇角速度、舵角对横摇角的影响因子，其值可以根据船舶参数，利用文献[6]中计算
船海工程 2019年4期2019-09-12
- 风载荷作用下的操纵性研究
25°，35°等舵角的工况进行数值模拟。分析了每个工况下的无因次回转轨迹的时历曲线，并与试验值进行对比，如图1 所示。图 1 不同舵角无因次回转轨迹与试验的对比Fig. 1 Comparision of dimensionless rotating track to experimentation with different rudder由图1 可知，无因次定常回转直径在舵角为15°时大于试验值；当舵角为25°时无因次回转轨迹基本与试验值吻合，因此其无因
舰船科学技术 2019年8期2019-09-05
- 基于预测函数控制的水面无人船航向控制器设计
出信号为无人船的舵角控制量。如图1所示，基于经典PID算法的无人船航向控制器包括比例、积分和微分三个环节。基于经典PID算法的无人船航向控制器的输出信号与输入信号之间的关系，可用式（1）表示。在进行控制器设计时，为方便分析和整定参数，一般令 Ki=KpTi，Kd=Kp*Td，进一步改写式（2）为其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。图1 基于PID的无人船航向控制系统框图3 基于预测函数控制的航向控制器基于预测函数控制（PFC）的水面无人船
舰船电子工程 2019年7期2019-08-05
- 舵半浸没推算分析
峰值)，而对应的舵角并没有同时记录。4)不同类型的舵机，发出的最大工作转矩时的角度各不相同，会产生偏差。这种通过实测的系统油压来推算满载状态下的舵系统的受力和转矩的方法，其实没有真实反映船在满载工况下的舵系统的实际受力和转矩，存在一定缺陷，即pF/pT≠QF/QT。2 新推算公式解析2.1 推导过程简化主操舵装置的3种可接受的试验条件如下。1)当船舶处于平浮状态，95%舵叶面积浸没在水下，以主机最大持续转速及最大设计螺距下对应的航速进行试航，如果舵机执行机
船海工程 2019年3期2019-07-03
- 应用非线性馈饰算法改进的船舶自动导航控制策略
成的。在此系统中舵角δ的范围是[-35°,35°]，转舵速率最大为5(°)/s。非线性船舶模型系统结构如图1所示。由舵角δ和艏向角ψ分别作为被控对象输入与输出，可得被控对象的Nomoto传递函数模型为(1)非线性反馈补偿项为(2)式(1)和式(2)中：参数K和T均可根据表1给出的数据通过代入流体动力导数估算，修正公式并应用Norrbin模型进行编程计算得到[15]；而参数α和β则可通过系统辨识得出[6]；s为拉普拉斯算子。模型建立完成不能够直接用来进行试验
中国航海 2019年1期2019-05-10
- 舰船自动舵教学训练辅助系统设计
实航向信号激励和舵角信号反馈[4-5]，无法实现航向自动和舵角随动等基本操纵科目的训练[6-7]，限制了装备教学效能的发挥。为解决上述问题，以训练科目实战化为目标，设计自动舵教学训练辅助系统(以下简称辅助系统)，通过调用舰船运动数学模型模拟自动舵在海上的实际操纵环境，与实验室现有某型自动舵装备联动闭环运行，能使学员熟悉舰船摆舵后的运动状态变化规律，理解自动舵各种操纵方式的适用时机，掌握舰船的基本操纵性能，锻炼应对复杂操纵情况的能力。1 自动舵教学训练辅助系
实验室研究与探索 2019年2期2019-04-02
- 基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持控制器非线性反馈改进
所示。图中：δ为舵角；δr为舵角输入；δe为舵角误差；为转舵速率；为最大转舵速率；δD为干扰；ψ为航向；为转向速率；s为拉普拉斯算子；k为旋回性指数；T为追随性指数。图1“育鹏”轮非线性船舶模型Fig.1 The nonlinear model of ship Yu Peng其非线性二阶Nomoto船舶运动响应模型如式（1）所示。采用表1所示“育鹏”轮的船舶压载状态数据，利用Matlab软件的Simulink工具箱，对建立的“育鹏”轮非线性Nomoto船舶
中国舰船研究 2019年1期2019-02-13
- 预置舵角下超空泡航行体倾斜入水弹道特性研究
力特性，采用预置舵角的方法实现其机动转弯的目的为一可行手段。曹伟等[9]针对超空泡航行体的弹道及操纵特性进行研究，通过对雷顶舵进行典型操舵控制，超空泡航行体可以在无反馈控制的情况下，实现定深直航以及变航向、变深度等典型弹道机动。王云等[10]进行了4种头部外形模型的入水试验，发现椭圆斜截头弹体产生了明显的弯曲弹道，且斜切角越大，弹道弯曲程度越大。时素果等[11]采用小长细比超空泡航行体头部预置舵角方法研究了其在水平面机动转弯过程的弹道特性。Zhao等[12
兵工学报 2018年9期2018-09-26
- 无人艇非线性K-T模型参数辨识算法
该模型是在低频小舵角的假设条件下进行推导的，而无人艇有着更快的航速和更好的机动性，通常需要高频操舵，因此Nomoto模型不适用于无人艇[11-12]。本节在考虑无人艇特性以及模型非线性的基础上，采用Norrbin模型来进行航向控制器的设计，即(1)(2)式中:ψ为航向角；δ为舵角输入；δr为未操舵时维持直航的压舵角；T为追随性指数；K为回转性指数;HN(ψ)为非线性项，用于描述无人艇的操纵性能;n0，n1，n2，n3为Norrbin系数，当无人艇具有对称结
电光与控制 2018年8期2018-08-17
- 不同舵角的舵翼结构涡量及流噪声特性分析
场的连续性，而且舵角的变化也严重影响了流场的湍流脉动压力，其产生的流噪声已成为影响舰艇安静航行时声隐身性的重要因素。澳大利亚国防部2006年公开的2026年潜艇艇型报告[1]中指出，潜艇粘性流场的流噪声性能是潜艇设计的3个主要目标之一。随着舰艇减振降噪技术的发展，从控制舰艇流噪声方面提高其声隐身性越来越受到国内外学者的重视。江文成等[2]运用边界元法和传统的FW-H方程对水滴型潜艇的流噪声进行了数值模拟，指出远场时结果相差不大，而边界元法近场求解结果更接近
舰船科学技术 2018年6期2018-07-02
- 基于CFD方法的舵角对有效功率的影响
规定船舶试航时的舵角需在±5°的范围内，舵角对功率的影响可予以忽略。然而，在船舶实际营运航行中，船舶受到复杂的外界因素影响会发生偏航，通常需依靠一定的舵角以保持航向的稳定性，其舵角常会超过±5°的范围。由于转舵会增加船舶阻力，降低推进效率，对船舶的航速和功率将产生影响。所以，在船舶的实际营运中，舵角对船舶功率的影响是不可忽略的。研究舵角对船舶功率的影响，需研究船-桨-舵相互干扰的问题。早期，相关的研究主要依靠物理模型试验进行分析研究。近年来，随着技术的发展
上海船舶运输科学研究所学报 2018年1期2018-04-20
- 问答
发现拉杆没反应，舵角也多有磨损。身边的模友告诉我，炸机原因是拉杆和舵角质量不过关。请问要怎样选购？贵州模友虽然“赛斯纳”只是入门级模型，但为其配套的拉杆和舵角质量不能太差，否则可能因舵面响应不及时炸机。建议使用2-2.5mm直径的钢丝，或1.5-2mm直径的碳杆作为拉杆。舵角则选用强度足够、能用热熔胶粘接的材料。外场飞行时，还需在工具箱里备上螺丝刀、热熔胶、纤维胶带等常用品，方便现场维修模型。endprint
航空模型 2017年5期2017-12-14
- 风帆助航船舶自启发评价迭代滑模航向控制
通过定义一种控制舵角抖振观测变量与自适应启发评价函数，对所构建模糊系统的结构参数进行动态调节和优化，以进一步降低控制舵角的抖振作用。应用“文竹海”号散货船数学模型进行控制仿真，结果表明所设计控制器能有效地处理模型参数摄动和海洋环境扰动，控制性能良好，具有强鲁棒性。风帆助航船； 航向控制； 自适应启发评价； 模糊系统； 迭代滑模； 控制器设计； 舵角； 抖振； 鲁棒性风帆助航船舶运动系统具有强不确定性和时变非线性特点，数学模型比较复杂，精确建模困难。滑模控制
哈尔滨工程大学学报 2017年11期2017-12-06
- 预置舵角下超空泡航行体运动过程弹道特性研究
00074)预置舵角下超空泡航行体运动过程弹道特性研究时素果， 王亚东， 刘乐华， 杨晓光(北京机电工程研究所， 北京 100074)为研究超空泡航行体在水平面机动转弯过程中的弹道特性，采用航行体头部设置预置舵角方法实现，开展了0°、3°和6°预置舵角下航行体自由运动的试验研究。试验在水池中进行，采用高速摄影观察不同预置舵角下的空泡演化过程，采用内测装置测量航行体运动参数，获得了不同预置舵角下超空泡航行体水平运动过程中的弹道特性。试验结果表明：当预置舵角为
兵工学报 2017年10期2017-11-09
- 扭曲舵水动力数值计算和自航约束模试验测量研究
可以明显减小0°舵角时舵上的横向力和舵轴扭矩。在拖曳水池中进行了自航约束模舵力测量试验，对扭曲舵和普通舵的舵力进行了测量，试验结果也表明，在0°舵角时，扭曲舵上的受力状态得到明显改善。将舵力的数值计算结果与试验结果进行比较，两者有较好的一致性，说明建立的数值计算方法可以对桨后舵舵力进行较好的模拟计算。扭曲舵；螺旋桨；三分力；自航试验0 引 言普通舵位于螺旋桨后面，舵面呈对称形式，未考虑到螺旋桨引起的旋转尾流，螺旋桨尾流的能量未能充分利用，还会导致产生比较严
船舶力学 2017年1期2017-05-04
- 基于T-S模型的非线性系统主从控制器设计*
性中虚拟控制量到舵角的映射，通过T-S模型将输出非线性系统，转化为线性时变系统，并考虑舵机的角度与角速度约束，设计了广义预测主控制器。该方法不仅简化了系统结构，同时仿真结果表明，所设计的主从控制器可以获得较好的控制效果。输入输出非线性，T-S模型，广义预测控制，无人水面艇0 引言伴随着科学技术的发展和生产实践的不断深入，人类所面临的控制对象如航天器、机器人等越来越复杂，所要求的控制精度也越来越高。因此，复杂非线性系统的控制问题逐步成为控制领域的研究难点和重
火力与指挥控制 2017年2期2017-03-18
- 扭曲舵空化起始航速分析
在各种工况、各种舵角条件下的压力分布特性，通过考查两种舵的压力分布特性，对普通舵和扭曲舵的空化起始航速进行了计算评估。结果显示：在各航速各舵角下，扭曲舵的压力降峰值比普通舵明显减小，可以大幅提高舵的空化起始航速，在舰船0舵角直航时，扭曲舵的空化起始航速可以提高5．9 kn。因此扭曲舵可以减小舵上空化剥蚀和振动，对舵的使用寿命和舰船的隐身性是有利的。扭曲舵；空化；起始航速；螺旋桨；尾流；压力分布；CFD方法普通舵位于螺旋桨后面，舵面呈对称形式，未考虑到螺旋桨
哈尔滨工程大学学报 2016年12期2017-01-17
- 全回转桨初始安装偏角对船舶操纵性的影响
次定常回转直径随舵角的变化关系曲线，图6为不同回转角度下无因次定常回转直径各方案的对比。图4 回转运动中各参数的时历曲线 (U=2.3 m/s 、δ=-15° )图5 各方案下无因次定常回转直径与舵角的关系图6 +25°回转舵角下无因次定常回转直径各方案对比由图5分析可得：在4种方案下，均遵循随着所操舵角的不断增大，无因次定常回转直径不断减小的船舶操纵规律；结合图6知，试验中操相同舵角，当螺旋桨的初始安装位置为相对船艏呈外八字3°、4°时，船舶的无因次定常
船海工程 2016年6期2017-01-03
- 楔形舵片失速特性的数值模拟和水洞试验
形超空化舵片在大舵角情况下的失速特性并探究其失速机理，针对采用24°楔形舵片作为艉控制面的超空泡航行体在低速通气条件下的绕流问题，分别构建三维数值模型和水洞试验系统，同时采用数值模拟和水洞试验两种手段研究楔形舵片的升/阻力特性和低压面空化情况随舵角的变化关系.研究结果表明：提出的数值方法和试验方案是合理的；楔形舵片的阻力系数在0°～5°舵角变化的影响较小，升力系数在0°～8°和9°～12°舵角范围内均具有良好的线性度，但后者斜率远小于前者；楔形舵片在舵角超
哈尔滨工业大学学报 2016年10期2016-11-17
- 两种响应型船舶运动模型的对比及适用性分析
系统而提出的。以舵角为系统输入，首摇角速度为系统输出。使用分离型模型对船舶运动进行建模和仿真，需要大量详尽的船型（包括舵和桨）数据和繁杂的计算，而整体性模型同样需要进行全面的船模试验以测定流体动力导数。相比于分离型模型或整体型模型，响应型船舶运动模型除了形式简洁，便于使用，其参数可直接从实船试验获得而无需模型试验，自动消除了尺度效应，在船舶操纵性研究以及航迹自动控制研究方面都得到广泛应用。现有的航向航迹自动舵检测平台使用的一阶线性KT 方程，由于其忽略了回
舰船科学技术 2016年6期2016-11-15
- 电液舵机控制系统设计及软件仿真分析
算的柱塞缸行程与舵角的关系，在舵角范围内，舵角和柱塞缸行程的关系为式中sKδ——舵角与柱塞缸行程的线性增益，m/°δ——舵角，rad舵角位移传感器的频响很高，可以看成比例环节，即式中fK——舵角位移传感器的放大系数，V/radUf——舵机位移传感器的输出电压，V根据以上环节的传递函数及动力机构和变量泵系统的模型［2，3，4］，可以得到操舵系统的控制系统原理图如图1所示。从图中可以得到随动控制器为单位比例控制时的操舵系统开环传递函数为3 控制器设计及仿真根据
中国科技纵横 2015年24期2015-10-29
- 操舵系统故障模式分析（FMEA）的设计应用
系统、报警系统、舵角指示系统。操舵机构通过液压泵站，将电能转换为动能从而带动舵叶转动；操舵机构由操舵执行机构、电动泵站、膨胀油箱、储存油箱和手动泵组成[3]。控制系统是指通过马达控制箱、操舵控制屏来控制操舵机构的启动、停止和舵叶转动角度和方向；控制系统由马达控制箱、控制系统单元、控制屏、电气控制箱（舵机舱）、非随动操作屏、随动操作手轮和启动、停止和自动运行指示屏组成[4]。报警系统通过安装在操舵系统中的各种传感器，监控操舵系统的油压、油温、电力供应状态等，
机电设备 2015年5期2015-10-16
- 螺旋桨工作模式对四桨船操纵性影响试验研究
向角速度、航速、舵角、横倾角等。1.2 试验内容自航模试验在木兰湖开阔水域中进行，水深15～20 m，蒲氏二级风以下。本试验设计了3种不同螺旋桨的工作模式：四桨、两内桨及两外桨工作，开展了航速为1.502 m/s时的自航模回转试验和Z形试验，向右打舵时舵角为正。1.3 试验数据处理方法根据上位机所接收的数据，画出各参数的时历曲线，图2为自航模四桨工作、时回转运动中各参数的时历曲线，图3为自航模四桨工作、时横倾角φ的时历曲线。可以看出：回转运动稳定后，各参数
船海工程 2015年6期2015-05-08
- 扭曲舵强制自航舵力测量试验研究
结果表明，在0°舵角时，扭曲舵上的受力状态得到明显改善，对舰船的直航性和舵机受力是有利的。在通过打舵使舰船发生回转时，扭曲舵不仅能使舵轴上的受力状态得到改善，而且能够提高舵的操纵力，改善舰船的回转性能。扭曲舵；螺旋桨；三分力；自航试验0 引 言普通舵位于螺旋桨后面,舵面呈对称形式，未考虑到螺旋桨引起的旋转尾流，一方面螺旋桨尾流的能量未能充分利用，另一方面还会导致普通舵一般会产生比较严重的空泡现象，引起舵面空化剥蚀，空化后舵效也会明显降低，另外，舵的空化还会
船舶力学 2015年10期2015-04-25
- 球鼻首对船舶操纵性的影响及案例分析
性 航向稳定性 舵角 船速近些年来随着计算机技术飞速发展，人们通过电脑模拟计算设计出的球鼻首可有效减小船舶航行阻力并使船舶的航行速度得以提高。另一方面，加装球鼻首后船舶本身的操纵性能也将随之改变甚至发生巨大变化。令人遗憾的是部分习惯操纵无球鼻艏船舶的驾引人员对此并不重视。最近几年在我国水域发生了数起与之有关的海上安全事故和事件，因此笔者认为有必要对此问题做深入探讨。球鼻首对船舶操纵性能的影响球鼻艏对船舶操纵性能的影响主要表现在船舶旋回性能、船舶追随性能、船
中国水运 2015年2期2015-04-23
- 基于等价舵角的可回转双桨推进船舶操纵研究*
306)基于等价舵角的可回转双桨推进船舶操纵研究*魏宏磊 褚建新 黄 辉(上海海事大学航运技术与控制工程交通部重点实验室 上海 201306)舵角大小是影响船舶操纵性指数的重要因素之一.为研究可回转双桨的控制规律，建立了单桨单舵船舶和可回转双桨电力推进船舶两者之间的联系，可推得与可回转双桨电力推进船舶能产生相同舵效的单桨单舵船舶的舵角，即等价舵角.并按螺旋桨的工作状态将船舶操纵分为3大类.为这类船舶的设计与操纵控制提供依据.可回转双桨；等价舵角；相似性原理
武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2015年3期2015-04-19
- 竞速艇模型的舵
得越大越好，遥控舵角越大越好？让我们来研究一下这些问题。一、平衡舵、半平衡舵和不平衡舵舵有平衡舵、半平衡舵和不平衡舵之分（图1）。舵面的一小部分在舵杆前面（“前面”指图1中的左面）的，叫平衡舵;舵面下面的一部分在舵杆前面的，叫半平衡舵;舵杆在舵面前面的是不平衡舵。平衡舵产生舵角时，舵杆两边都受力，从遥控船模的角度讲，这样可以减轻舵机的负担，使舵机不易损坏。当然，舵机的受力是不平均的，即遥控舵机拉动舵杆转角和舵机回中用的力是不一样的，因此舵转角和回中的速度也
中学科技 2014年2期2015-01-12
- 船舶回转性能分析
变化很小，35°舵角时的K2有唯一值，K1和K2的比值近似为一定值，即设计吃水到满载吃水之间的稳定回转圈直径与排水体积或排水量呈线性变化。图3 K1-∇/ALL曲线图4 K2-δ曲线2 战术直径影响因素分析2.1 正交试验分析按照赫夫加特公式，当船舶在海上回转时，排水体积、航速、纵倾和舵角是影响战术直径的4个因素，在定量分析4个因素对战术直径的影响程度时，如果每个因素选取4个水平，在这4个因素下进行全面分析，将需要256次计算，计算工作量非常大，故采用正交
船舶与海洋工程 2013年4期2013-10-30
- 提高随动操舵控制精度的方法探讨
随动操舵灵敏度及舵角跟随误差均小于0.5°舵角。在双机组及隔离旁通工况下（转舵速度大于 4.7°/s），随动操舵灵敏度，一般在 0.7°～0.9°舵角，随动操舵舵角跟随精度在0.8°舵角左右，虽然精度能满足现有国军标和其它相关标准的要求，也能满足一般情况下的操纵控制要求，但是在补给等要求操舵精度较高的特殊操纵情况下[1]，不能满足要求。一种新的控制方法控制电磁球阀伺服机构，既保留了这种伺服机构结构简单，可靠性高，对油液的要求低的优点，又提高了随动操纵控制的
船电技术 2013年3期2013-03-20
- 一种基于GPS的自动航向控制系统＊
行规划，实时控制舵角变化以完成自动航向控制。船舶在开阔水域航行时，可以预设好多个航路目标点，本系统即可按照目标点控制船舶自动航行。2 GPS数据读取2.1 GPS模块GPS模块使用GARMIN的12通道GPS15L接收机，同时可以跟踪最多12颗GPS卫星，从而能够快速定位，数据更新率为每秒一次，性能可以满足导航的灵敏度需求和动态需求。数据接口采用异步串行数据输入输出［2］，数据格式使用美国国家海洋电子协会的NMEA 0183ASCII码接口协议［3］。2.
舰船电子工程 2012年12期2012-10-16
- 基于仿真技术的船舵模拟系统在自动舵维修中的运用
。随动操舵有一个舵角反馈回路，自动航向操舵具有舵角和航向两个反馈回路，航迹控制方式则具有舵角、航向和位置三个反馈回路。舵角反馈、航向反馈、位置反馈涉及到电磁阀动作、液压泵、液压机构及舵叶的运动、船体航向的变化、船体速度的变化、船体姿态位置的变化、海流及风浪对舰船的影响等多个复杂因素。在自动舵生产调试或修理过程中，要真实检测自动舵的各种控制性能，必须具备构成上述反馈的船舵模拟系统，在陆基条件下检验其性能的优劣，实时进行参数的调整。1 船舵模拟系统研究现状船舵
科技传播 2012年8期2012-10-14
- X型尾舵潜艇操控与运动关系研究
舵与十字型舵等效舵角转换数学模型定义产生右横倾的舵角为正舵角，舵号和“+”舵角规定以及受力见图1。图1 X型舵受力图按照ITTC坐标系的符号规则，操纵X型舵时，在固联于潜艇的动坐标系Gxyz中产生了一个空间的水动力，以分析X型舵对航向和深度的操纵效果为目的，故忽略x方向的分力，只考虑它们在Gyz平面上的水动力分量F1、F2、F3、F4。它们在y轴和z轴投影的合力Yx和Zx为［2］式中：β1、β2、β3、β4——舵与y轴的夹角，取锐角。取β1＝β2＝β3＝β
船海工程 2007年2期2007-06-01