2015年, 第41卷, 第1期　刊出日期：2015-03-05

  

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船舶与海洋工程
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  欠驱动船舶RBF神经网络路径自适应跟踪控制

  王耀禄,郭晨^*

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 1-5. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.001

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  针对模型参数未知和存在外界干扰的三自由度欠驱动水面船舶路径跟踪控制问题，提出一种RBF神经网络控制器.该算法利用神经网络的函数逼近特性对船舶模型未知的非线性部分在线逼近并与反步法相结合进行设计，同时实现前进速度在线可调.通过Lyapunov稳定性方法分析验证了闭环系统的稳定性.仿真计算验证了该控制策略的有效性.
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  基于滤波反步法的船舶航向跟踪控制

  林 郁^*

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 6-9. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.002

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  针对存在不确定性的非线性船舶航向运动数学模型，将反步算法和command filter technique 相结合，提出一种新的非线性神经网络自适应控制器设计方法.基于Lyapunov稳定性分析理论，采用command filter technique消除传统反步法中存在的“计算爆炸”问题，同时将神经网络权值的范数作为估计参数，以减少控制器的计算负担，便于工程实现和应用.所设计的非线性自适应神经网络控制器使船舶航向控制系统中所有信号一致有界，航向误差收敛于零.仿真结果验证了该算法的有效性.
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  基于可拓学的锚泊安全评价

  鲁 峰^*a,李 伟^a，张 华^b

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 10-14. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.003

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  为丰富锚泊安全的有效评价方法，以锚泊安全评价作为研究对象，构建评价指标体系和评价尺度，计算指标权重，并建立基于可拓学的锚泊安全评价模型.以“育龙”轮和“翠洲”轮为例进行实例验证，并与模糊综合评价方法进行对比分析.
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  12.5 m深水航道测量船配备

  徐言民*,杨 柯,关宏旭,刘 强,王 岩

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 15-19. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.004

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  针对深水航道工程建成后航道测量船艇配备问题，分析深水航道建成后航道测量工作变化规律，得出现有测量船在性能和数量上无法满足深水航道维护需求的结论. 针对测量船数量问题，采用整数规划理论建立测量船配备模型，运用MATLAB软件对模型进行求解，并分析深水航道测量船应具备的性能，提出南京以下12.5 m深水航道测量船配备方案.
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  海港复式航道通过能力动态系统仿真

  黄泰坤^1,2,王元战¹,李绍武^*1,李文¹,祁泽鹏¹

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 20-26. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.005

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  基于SIMIO仿真平台，建立天津港航道系统仿真模型.采用Google Sketchup软件创建港口3D模型图像，与SIMIO仿真结果结合，使模型具有直观三维视觉效果.运用天津港2004年统计资料验证了仿真模型的可靠性.对天津港2011年全年全港船舶到港资料分析、拟合发现，2011年天津港船舶到港规律符合泊松分布.以天津港2011年基础设施情况和营运状况为模型约束条件，通过三组仿真试验，对比了复式航道实施前后天津港营运状况，分析了两种情况下的变化及其原因；给出不计泊位数影响前提下，双向航道及复式航道的极限通过能力；探讨了港口服务水平、泊位等待时间、锚地等待时间及航道等待时间等因素随船流密度变化的趋向.
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  桥区航道船舶通过能力仿真

  侯海强, 余玉欢, 严新平*, 刘兴龙

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 27-31. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.006

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  为合理分析计算桥区航道船舶通过能力，根据武汉长江大桥桥区航道船舶AIS数据及实测数据，分析船舶类型比例、船舶尺寸分布规律、船舶到达速度分布规律、船舶到达规律分布和船舶间时距等数据特征，利用VC编程生成仿真船舶交通流，并嵌入电子江图，实现数据的可视化输出.建立桥区航道船舶通过能力仿真模型，通过数据输出及分析处理，实现桥区航道船舶通过能力的分析计算，可为桥区航道规划设计及航道整治提供理论依据.

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  复杂船体曲面拟合的小波方法研究

  赵勇^*1，王天霖¹，邹丽²

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 32-36. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.007

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  将小波方法引入船体曲面整体拟合，对大量的船体型值点做二维小波变换，然后对小波系数加以滤波处理，得到船体完整曲面的高压缩的小波重构表达式.重构船体曲面精度可由小波系数滤波阈值控制.以一艘带折角的方尾复杂船型为例，说明了小波船体曲面拟合方法的有效性.

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  一种新型船用起重机综合补偿系统原理及运动学模型

  王生海^a,陈海泉^*a,孙玉清^a,杜佳璐^b,乔卫亮^a

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 37-41. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.008

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  针对深水吊装作业摆动抑制和升沉补偿问题，提出一种新型船用起重机综合补偿系统.在船用起重机底座加装防摇平台，使船用起重机保持平稳.船舶升沉运动则由液压绞车补偿，从而降低综合补偿的能耗.介绍综合补偿系统的组成和原理，并进行系统的运动学建模，求得在船舶横摇角、纵摇角、升沉条件下各个转动关节的关节角及对应液压缸的长度.

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  4190船用增压四冲程柴油机进排气系统建模

  黄加亮^*1a,1b，项勇兵^1a，乔英志²，尹自斌^1a,1b

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 42-48. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.009

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  基于MATLAB/Simulink仿真平台，构建4190型船用增压四冲程柴油机的非线性仿真模型，进行进、排气系统的仿真计算. 以4190ZLC-2型船舶中速柴油机为例，并将仿真结果与实验结果进行对比，验证了柴油机仿真模型的正确性.利用该仿真模型进一步研究进、排气系统对4190 ZLC-2型柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、充气效率等参数的影响.结果表明：柴油机进气总管直径偏移+20mm与排气歧管直径为65mm时，4190型柴油机经济性和排放性达到最优，为190系列船用中速柴油机性能优化设计提供了依据.
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  焊接结构纵向及横向表面裂纹扩展特性有限元数值模拟

  黄如旭*，黄进浩，万正权

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 49-53. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.010

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  基于有限元方法和两对Paris疲劳裂纹扩展公式，考虑裂纹表层对裂纹扩展的阻碍影响，研究拉伸载荷作用下平板表面裂纹和对接接头纵向及横向表面裂纹扩展特性.结果表明：对接接头纵向表面裂纹在裂纹初始扩展阶段迅速向极扁长型发展，最终形状为扁长型；平板表面裂纹与对接接头横向表面裂纹扩展规律相似，在裂纹初始扩展阶段迅速向极近半圆形发展，最终形状为近半圆形；在裂纹扩展过程中，对接接头纵向表面裂纹长度方向上的扩展快于平板表面裂纹和对接接头横向表面裂纹长度方向上的扩展.
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  非轴对称静叶对跨声速风扇流场影响的数值研究

  傅文广, 孙 鹏*, 徐佳汇

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 54-60. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.011

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  为研究非轴对称静叶应用于风扇/压气机中提高畸变条件下工作性能和稳定性的可行性，设计一种非轴对称静叶结构，并将其应用于某单级风扇.通过对均匀进口条件下原型风扇和非轴对称风扇流场进行求解，得到两型风扇的特性曲线，并对两型风扇在设计点工况下流场进行对比分析.结果表明：非轴对称风扇效率在最高效率点附近要高于轴对称风扇，但其稳定工作范围明显小于轴对称风扇；采用非轴对称静叶会增加动叶内的非定常扰动，使工作稳定性下降；非轴对称静叶区域内的角区分离得到明显抑制，流场得到改善.
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  集装箱船舶大型化与城市经济发展关系的系统仿真

  温文华, 范厚明*, 张文静,马梦知

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 61-68. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.012

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  阐述集装箱船舶大型化的发展历程，分析其与城市经济发展的相关关系. 运用系统动力学理论，分析集装箱船舶大型化与城市经济发展的因果关系，构建因果关系图和流图，建立系统仿真方程. 以深圳市为例进行实证研究，得到系统仿真结果，并进行政策模拟.结果表明，港口城市适应集装箱船舶大型化的发展对其经济发展具有明显的促进作用；应用系统动力学方法研究集装箱船舶大型化与城市经济发展的关系是科学有效的.
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  多集装箱码头内集卡调度方法

  王 涛^a,b, 黄有方^*a,b, 严 伟^b

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 69-76. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.013

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  针对多集装箱码头内集卡调度问题设计一种新型调度方案.在满足码头集卡数量及经验需求情况下，综合考虑集卡的效率和集卡调运能耗，提出多目标混合整数规划模型，并采用匈牙利算法进行求解.通过算例分析，得出该模型下多目标函数的一组最优解，证明利用所建立的模型和算法可以在有效时间内快速找到最优的集卡调度方案，表明了该集卡调度方法的可行性.
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  集装箱班轮晚班到港规律及其应用研究

  吴 迪，王 诺*，吴 暖，张 晋

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 77-82. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.014

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  调查大连港集装箱码头连续3年10 280个航班的到港时间记录，分析集装箱班轮实际到港时间与船期的偏差规律，证明集装箱班轮晚班到港概率服从伽马分布，并提出利用该特性优化泊位计划的思路和方法.以大连港为案例，对泊位计划进行优化, 结果可使泊位前后航班时间间隔损失平均减少5.58 h，航班靠泊发生冲突概率平均减少9.47%. 实例证明了该方法的有效性和实用性.
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  考虑GIS的物流配送区域划分与路径规划算法

  潘国强^*1,2，胡俊逸^3，2，洪 敏²

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 83-90. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.015

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  针对大规模VRP配送问题，提出一种配送区域划分的启发式-模拟退火混合搜索算法.针对GIS中实际路网建立路网数学模型，并在大规模VRP路径规划问题研究中与实际GIS路网相融合.对配送路径规划问题提出一种结合GIS模型约束的启发式路径搜索算法.对杭州市某配送区域实际问题求解并与另一种启发式算法对比，验证了算法的有效性.

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  GPS接收机自主完好性监测算法可用性分析

  王尔申^*1a,1b,2，杨永明^1b，张芝贤^1b，庞 涛^1b

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 91-95. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.016

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  以全球定位系统（GPS）为研究对象，研究水平定位误差保护级（HPL），阐述自主完好性监测(RAIM)算法故障监测和可用性原理.结合导航性能在航空应用中的需求，对影响RAIM可用性的因素进行数据仿真分析.结果表明，漏检率一定时,RAIM可用性随着误警率降低而降低；误警率一定时,RAIM可用性随着漏检率降低而降低. RAIM算法的可用性随着截止高度角降低和可视卫星数增加而提高.研究结果为采用RAIM算法进行故障卫星的检测和隔离提供了一定依据.

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  基于3G网络的无线监控系统码率自适应调整算法

  王来¹, 张闯^*2, 张大恒³,全东群²,陈铎²

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 96-99. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.017

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  针对基于3G网络的无线监控系统中码率波动及丢包率的问题，在现有码率调控策略基础上,采用一种基于丢包率和视频延时进行网络状态的判定方法，并对现有的AIMD算法进行改进，使之能满足自适应调整的要求.该算法已在船舶及港口水域进行了测试，结果表明，在3G网络宽带条件下采用视频延时和丢包率来调整码率的方法，可使码率变化较大、丢包率数量较小，两者性能均得到较大改善.

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  基于十二电压矢量的电力推进PMSM直接转矩控制仿真

  曹林柏，赵宏革^*，张智远，李小庆

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 100-103. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.018

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  针对直接转矩控制的船舶电力推进永磁同步电动机（PMSM）在运行时存在较大转矩脉动问题，采用基于十二电压矢量直接转矩控制方法，对电压矢量和磁链空间扇区进行细分，增强了各电压矢量对转矩控制效果，相对于传统的六电压矢量系统，能有效减小约30%~40%的转矩脉动.通过分析给出具体的开关表，并使用Matlab建立仿真模型，验证了该控制方法对减小转矩脉动的有效性.

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  基于模糊综合评判的轮机模拟器智能评估系统

  曹 辉^*1, 马玉鑫², 贾宝柱¹

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 104-108. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.019

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  分析最新实施的STCW公约对海船船员在职培训和适任评估的履约要求，应用模糊综合评判方法构建模糊评判矩阵，再将该矩阵作为智能评估中的客观依据，结合主观权重因素，对轮机在职培训及适任评估中相关操作流程进行综合评判.采用C#语言在VS. Net 2010平台下开发了轮机模拟器智能评估模块，并将该模块与全任务轮机模拟器平台相融合，通过XML脚本文件的制定、保存及加载实现了评估大纲中既定项目及情境自定义项目两种形式的评估考核.系统在应用过程中可有效改善评估结果的客观公正性.

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  船舶微网蓄电池储能系统安全充放电控制策略

  郑光磊,刘彦呈^*,张勤进

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 109-114.

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  为确保船舶微网蓄电池储能系统的安全充放电，提出一种新型充放电控制策略. 该控制策略结合双向DC/DC变换器，以蓄电池侧电感平均电流为内环，充电过程外环采用恒压、涓流切换控制方式，放电过程外环采用恒功率、恒压切换的控制方式.以蓄电池剩余容量和端电压状态为约束条件，充放电过程均采用三阶段切换控制模式,详细分析了该控制策略下的运行过程，并对不同模式切换控制下的蓄电池运行特性进行仿真.搭建了一台试验样机，运行结果表明，蓄电池在该控制策略下能够在安全区域高效稳定运行，并具有快速的动态响应能力.

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  船舶联合防污染系统的能效影响因素

  季向赟, 孔 青, 韩志涛, 潘新祥^*

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 115-119. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.021

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  为减少船舶联合防污染系统的电解电耗，通过实验研究电解电流和阴极电解液温度对电解电耗的影响.结果表明：槽电压随着电解电流增大而增大， 但随着阴极电解液温度升高而降低；阴极电解液温度为60℃ 时，电解得到的氢氧化钠浓度最高，同时，电解过程的电流效率最高，电解电耗最小.

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  海上溢油固液双重拖带回收机理

  张银东^*，李文华，张兴明，王生海

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 120-123. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.022

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  为快速回收海面溢油，提出固液双重拖带回收新方法并分析其工作机理.应用Navier-Stokes方程，建立表征固液双重拖带过程中底部水层及顶部黏附带对中间油层双重拖带作用的数学模型，并对油层在不同黏度和黏附拖带速度条件下的运动状态进行数值模拟.结果表明：应用固液双重拖带回收方法可以明显提高溢油的回收速度，并降低了溢油黏度对回收速度的影响，能够实现对水面各种油品溢油的快速回收.

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  无溶剂环氧煤焦沥青涂层在模拟土壤溶液中的电化学行为

  姚竟迪¹,梁成浩^*1，黄乃宝¹,吴建华²,孙振业¹

  大连海事大学学报. 2015, 41(1): 124-128. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.01.023

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  采用电化学测试技术考察无溶剂环氧煤焦沥青涂层在模拟滨海氯盐土溶液中的电化学行为.结果表明，模拟滨海氯盐土溶液中，无溶剂环氧煤焦沥青的开路电位随涂层厚度的增加呈上升趋势，说明涂层厚度的增加提高了侵蚀性溶液的屏蔽阻挡能力.600μm无溶剂环氧煤焦沥青涂层在模拟滨海氯盐土溶液中浸泡30 d内，侵蚀性介质仍没有渗透到涂层-金属基体界面处，交流阻抗谱图显示单容抗弧，阻抗值为8×10⁸ Ω·cm²，表明涂层形成了高电阻、低电容的有效屏蔽层，对Q235碳钢基体起到有效的防护作用.