综合船桥系统的体系结构和信息流程设计

综合船桥系统是实施船舶导航和控制的集成系统,它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命令或控制以提高操作人员管理船舶的安全性和效率。分析了国外典型综合船桥系统的设备配置,研究了综合船桥系统的工作过程,分析了综合船桥系统的体系结构,在此基础上,提出了基于多功能台的综合船桥系统的体系结构和完全由标准组件组成的综合船桥系统的网络布局、设计了综合船桥系统的接口和信息流程。     

综合船桥系统综述

综合船桥系统是实施船舶导航和控制的集成系统,它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命令或控制以提高操作人员管理船舶的安全性和效率。在分析了国际海事组织对综合船桥系统的定义及功能要求的基础上,阐述了国外综合船桥系统的发展及其应用状况,研究了世界船舶工业的形势、我国船舶配套设备的现状和国外主要综合船桥系统厂家的产品性能及市场份额,提出了发展国产综合船桥系统应采用的途径,对综合船桥系统的在国际船舶市场方面的前景进行了展望。     

综合舰桥系统研究综述

综合舰桥系统（IBS）是在组合导航系统（INS）的基础上发展起来的新一代多功能综合型舰桥系统,综合舰桥系统具有完善的导航、自动驾驶、自动避碰、通信和航行管理控制等多种功能。文中介绍了综合舰桥系统的发展历史,概括了综合舰桥系统的主要研究内容,指出了综合舰桥系统的发展方向,并对综合舰桥系统的发展前景做出了预测,描述了综合舰桥系统的下一代舰桥系统--智能舰桥系统的组成和功能。     

碰摩转子系统的非光滑分析

通过建立转子系统碰摩的Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射,将对非光滑碰摩系统的研究转化为对Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射的分析,文中主要对转子碰摩当中一类特殊的运动形式－单点碰摩下的擦边现象者了详细研究。从序列的极限理论出发分析了该映射的周期不动点的稳定性及其吸引域,得到了转子系统在接近擦边运动时解随系统参数变化的分岔情形。     

系统参数对碰摩转子稳态响应的影响

本文基于线性碰摩力模型,分析了转定子存在偏心时柔性JEFFCOTT转子的碰摩响应。通过数值仿真,揭示了转子碰摩响应与系统参数之间的定性关系,指出较小的定子刚度、较大的系统阻尼有利于抑制转子的混沌振动。     

航天器终端接近的有限时间输入饱和避碰控制

针对航天器终端接近问题,解决了追踪航天器在跟踪到达期望目标点的过程中不与目标航天器发生碰撞的难题。首先,在目标航天器轨道系下建立了航天器的相对运动和避碰模型。其次,考虑外界扰动上界已知和未知两种情形,均给出了有限时间避碰控制器,且所设计的控制器都具有输入饱和特性。最后,应用Lyapunov稳定性理论证明了在所提出的控制器作用下系统是有限时间收敛的,并且,利用避碰势函数证明了所设计的控制器能够实现避碰。仿真结果表明,所提出的控制器是有效的。     

碰摩裂纹转子轴承系统的周期运动稳定性及实验研究

根据碰摩裂纹耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程，利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法，研究了系统周期运动的稳定性。研究发现，小偏心量下系统周期运动发生Hopf分岔，大偏心量下系统周期运动发生倍周期分岔，偏心量的加大使周期解的稳定性明显降低；系统碰摩间隙变小，碰摩影响了油膜涡动的形成，使失稳转速有所提高；裂纹深度的加大降低了系统周期运动的稳定性。本文的研究为转子轴承系统的安全稳定运行提供了理论参考。     

一类非线性油膜轴承—转子系统的碰摩数值分析

本文结合非线性油膜力模型和碰摩速度跃迁公式,建立了描述非线性油膜轴承-转子系统碰摩的刚性约束非光滑模型。通过数值模拟,得到了该系统随转动角频率及油膜特性参数变化发生碰摩的分岔特性,并揭示出转子系统的碰摩与油膜振荡的1/2亚谐共振有密切关系。     

耦合故障转子系统中裂纹信息的诊断

旋转机械中,当裂纹与其他故障并存形成耦合故障时,裂纹信息往往被其他故障的信息所掩盖,从而难以从信号特征上诊断出裂纹故障。利用裂纹故障引起的等效外加弯矩特性,采用基于模型的故障诊断方法,可以诊断出耦合故障中的裂纹故障信息。以两种最常见的耦合故障—裂纹碰摩耦合故障、裂纹松动耦合故障为例,采用基于模型的诊断方法诊断耦合故障中的裂纹信息,取得了比较好的效果,并进行试验来验证理论结果。     

线性碰振系统周期解擦边分岔的一类映射分析方法

擦边分岔是碰振机械系统的一种重要分岔行为. 以固定相位面作为Poincaré截面, 建立了线性碰振系统单碰周期$n$运动的Poincaré映射. 通过分析该映射,得到了系统 发生擦边分岔的条件和分岔方程,并以单自由度碰振系统为实例验证了分析结果的正确性. 该方法不仅可以计算线性碰振系统擦边分岔的参数值,还可以计算系统的任意周 期$n$解的分岔参数值.     

非线性导航信息自适应估计方法研究

提出了一种模糊自适应非线性滤波（FUKF）方法，该方法通过一组确定的散布点集，计算新息协方差，然后根据新息在稳态滤波下的平稳遍历性质，确定模糊规则，在线调整噪声方差，有效地防止滤波器发散。将该方法应用到以DGPS／GPS／RLC／罗经等设备组成的舰船导航系统中，对各个传感器信息分别进行FUKF、EKF滤波，然后采用三种不同的方法，对实测数据进行数据融合状态估计，并对估计效能进行比较。仿真和试验结果表明，文中提出的方案对提高整个系统的精度和运算速度是行之有效的，而且使整个组合导航系统具有更高的可靠性和容错能力。     

正交异性钢桥面系的多目标离散优化设计

将大跨径钢桥的正交异性钢桥面板和其上的铺装层作为钢桥面铺装体系整体进行多目标优化设计.取钢桥面铺装体系结构总重量最轻及铺装层使用年限最长两类指标构造目标函数,在此基础上采用功效函数法确定了目标函数的权重系数.应用正交异性钢桥面系力学性能控制指标和疲劳寿命预测公式,建立多目标优化设计的数学模型.引入蚂蚁算法,开发了钢桥面铺装体系结构多目标离散优化设计程序.以国内某大跨径钢桥为对象, 采用多目标优化设计方法, 给出钢桥面铺装体系中各参数的优化值.结果表明, 应用多目标优化设计方法对大跨径钢桥面铺装体系设计是可行的.研究成果可为大跨径钢桥面铺装体系结构的设计提供理论依据.     

基于INS/ILS/RA组合导航的自动着陆系统

针对民航机精密进近着陆过程容易受地场环境、电磁干扰等空间噪声和接收机噪声的影响,对波束误差信号进行滤波相位滞后的问题,提出基于INS/ILS/RA组合导航的自动着陆系统(ALS)。该系统将仪表着陆系统(ILS)及无线电高度表(RA)和惯性导航系统(INS)输出的位置之差作为量测,运用卡尔曼滤波器进行估计,将组合导航系统的输出航迹角及纵向轨迹角替代波束偏差,分别送入横纵向控制回路。仿真结果表明,INS/ILS/RA组合位置解算方位角偏差精度优于0.3°,下滑角偏差精度优于0.2°。该系统可显著改善波束误差控制信号的动态品质,降低噪声影响,提高ILS自动进场着陆控制回路的稳定性和闭环性能。     

基于四元数的SINS/SAR组合导航系统

传统的SINS误差模型是基于小姿态误差角假设下的线性化误差模型,由于忽略了高阶项,因而不能精确描述系统的非线性特征,易造成较大的导航估计误差甚至滤波器发散。为了克服SINS线性化误差模型的缺点,建立了基于四元数的SINS/SAR组合导航系统非线性模型,并将自适应UPF滤波算法应用于该组合系统。仿真结果表明,建立的基于四元数的组合导航系统模型,不但能有效减小导航误差,提高导航定位精度,而且具有良好的实时性。     

MEMS仪表惯性组合导航系统发展现状与趋势

基于MEMS仪表的惯性组合导航系统是飞行器实现轻小型化的关键配套设备之一。针对国外MEMS惯性组合导航系统产品的实现方案与性能指标进行了综述;介绍我国在该领域的研究现状,简要分析当前存在的问题与技术瓶颈,指出我国应结合现有硅微惯性器件加工水平与理论研究成果展开有针对性的研究工作。最后,对该领域的技术发展方向进行了分析。     

MSINS/GPS全组合系统可观测性分析

卡尔曼滤波是组合导航系统处理数据最常用的算法。首先给出PWCS可观测性定理,然后在G矩阵选星算法的基础上,设计了基于伪距/伪距率的MSINS/GPS紧耦合系统(TCS)的卡尔曼滤波器,在上述量测方程中加入基于GPS载波相位观测量的姿态测量方程,给出了有姿态测量信息的全组合系统(CIS)。最后证明了CIS满足PWCS定理条件,即可以用离散系统的选择可观测性矩阵(SOM)代替相应的连续系统的总可观测性矩阵(TOM)对系统进行可观测性和可观测度的分析。利用奇异值分解(SVD)理论给出了不同可见卫星数时CIS的可观测性分析结果。与不加入姿态观测信息的MSINS/GPS的TCS比较,计算结果表明CIS比TCS具有更好的可观测性和可观测度。     

智能Kalman滤波在水下地形组合导航系统中的应用

为了避免现实环境的动态变化对水下航行器系统模型造成的随机干扰影响,保证水下航行器长时间导航精度的稳定性,提出了利用RBF神经网络辅助联邦Kalman滤波方法对SINS/TAN/DVL/MCP组合导航系统进行信息融合。给出了各子导航系统的误差模型,通过足够精度的样本对前向神经网络进行离线训练,建立神经网络控制模型。仿真结果表明,该方法可使水下航行器的系统状态在较短的时间内以较高的精度达到稳定。通过与联邦Kalman滤波结果对比表明,采用智能控制方法辅助的信息融合方式的导航定位精度提高了一倍,能有效提高常规联邦Kalman滤波器的自适应能力,达到减小误差,提高精度的目的。     

混合粒子联邦滤波在多信息组合导航系统中的应用

在组合导航多信息滤波系统的应用中,会遇到部分子滤波器为非线性系统的情况。提出了一种混合粒子联邦滤波方法,把高斯粒子滤波获取多维高斯分布的计算过程融入到联邦卡尔曼滤波结构框架中,并采用该滤波框架解决混合系统的多信息融合问题,该算法在滤波模型的适应性方面要优于传统的联邦滤波。以组合导航多信息融合问题为例,建立了混合粒子联邦滤波模型,对该算法进行了仿真,仿真结果验证了混合粒子联邦滤波的有效性。