摘要：[目的]针对水面无人艇(USV)在干扰条件下航行稳定性差的问题,提出一种基于深度强化学习(DRL)算法的智能参数整定方法,以实现对USV在干扰情况下的有效控制。[方法]首先,建立USV动力学模型,结合视线(LOS)法和PID控制器对USV进行航向控制;其次,引入DRL理论,设计智能体环境状态、动作和奖励函数在线调整PID参数;然后,针对深度确定性策略梯度(DDPG)算法收敛速度慢和训练时容易出现局部最优的情况,提出改进DDPG算法,将原经验池分离为成功经验池和失败经验池;最后,设计自适应批次采样函数,优化经验池回放结构。[结果]仿真实验表明,所改进的算法迅速收敛。同时,在训练后期条件下,基于改进DDPG算法控制器的横向误差和航向角偏差均显著减小,可更快地贴合期望路径后保持更稳定的路径跟踪。[结论]改进后的DDPG算法显著降低了训练时间成本,不仅增强了智能体训练后期的稳态性能,还提高了路径跟踪精度。

摘要：[目的]针对敌方船舶采用合围战术,研究我方无人艇(USV)被敌方船舶包围情况下的逃跑策略规划问题。[方法]提出一种混合采样深度Q网络(HS-DQN)强化学习算法,逐步增加重要样本的回放频率,并保留一定的探索性,防止算法陷入局部最优。设计状态空间、动作空间和奖励函数,通过训练获得最优的USV逃跑策略,并从奖励值和逃脱成功率方面与DQN算法进行对比。[结果]仿真结果表明,使用HSDQN算法进行训练,逃脱成功率提高2%,算法的收敛速度提高了20%。[结论]HS-DQN算法可以减少USV无效探索的次数,并加快算法的收敛速度,仿真实验验证了USV逃跑策略的有效性。

摘要：针对当前船舶制造行业中出现的焊接作业缺口大、招工难、培训周期较长等问题,借助增强现实技术(AR)实时交互的特点将其应用于船舶焊接作业三维指导中,通过QT中内嵌Open GL进行界面设计和模型重绘,同时利用Open CV比对不同特征提取算法,捕捉真实场景中的人工标识并进行坐标计算与位姿调整,直观地将虚拟模型与焊接工艺信息叠加展示在场景中。仿真结果表明:AR焊接作业指示系统可以有效提高焊接作业的效率,在一定程度上拓展了三维作业指导的形式和造船领域AR技术的应用范畴。

摘要：船舶舾装装配作业是船舶生产设计中重要的一个环节,现有造船模式下的舾装装配工作仍存在效率低等问题,其原因在于最优装配顺序的规划和舾装托盘资源配置的浪费。针对以上问题,以提高舾装装配效率为目的,建立了相应舾装装配约束的数学模型,研究了基于花朵授粉算法(FPA)的管路舾装单元装配序列规划问题,并结合现实中船舶舾装装配存在的两点问题,对原始花朵授粉算法加以改进,以最小化舾装装配资源分配为目标函数,旨在解决装配序列的多模态化问题,经过改进后的算法运算获得多个唯一最优装配序列,并将其结果与遗传算法(GA)和蚁群优化算法(ACO)进行比较,验证了此改进算法在装配序列多模态化问题上的优越性。

摘要：针对水面无人艇(USV)在进行障碍物规避过程中需要对船舶的干扰意图进行识别的问题,提出基于高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)和连续隐马尔科夫模型(continuous hidden Markov model,CHMM)的船舶干扰意图识别模型。首先,考虑到意图识别的复杂性,基于USV与船舶的速度障碍模型,提出多周期干扰系数等运动特征参数用作模型的输入;考虑到船舶运动的连续性,使用GMM作为观测-状态转移概率分布。然后,通过Baum-Welch算法对训练数据进行训练,得到意图识别模型。最后,获取预测样本并对模型的准确性进行评估。试验结果表明:模型具有良好的识别效果,可提高USV的安全性。

摘要：研究一类微小型水面无人艇(unmanned surface vessel,USV)的运动控制系统设计问题,提出了一种自适应专家S面运动控制算法。首先,基于STM32-ARM核心板设计了一类微小型无人艇的运动控制系统,基于Labwindows/CVI软件开发了上位机监控系统;其次,充分融合专家系统和S面控制算法的优势,提出了一种自适应专家S面运动控制算法,用于微小型无人艇的航速和航向控制;最后以所研制的"神龙号"微小型无人艇为载体,通过大量的水池试验和外场试验,验证了所设计和开发的运动控制系统的有效性和可靠性;同时通过对比试验,体现出了所提出的自适应专家S面控制算法在无人艇航向和航速控制方面的优越性。

摘要：针对船用焊接机器人运动轨迹过渡段时间具有不确定性且机械臂运动过程中要符合效率高和振动冲击低等要求的问题,基于传统的5次多项式轨迹规划,利用混沌麻雀搜索算法以时间和脉动冲击(平滑度)为目标对船用焊接机器人过渡段运行轨迹进行相应优化。仿真结果表明:采用的轨迹规划方法优化效果好,与未优化情形相比,运行时间减少了26%,有效提升了机械臂的效率和平稳性。该优化方法对于船用焊接机器人具有可实行性。

摘要：针对无人艇的避碰规划问题,设计一种基于改进细菌觅食优化(BFO)的自主避碰算法.针对基本BFO算法收敛速度慢、寻优精度低、稳定性低的不足,设计自适应递减分维趋化步长代替固定步长以实现步长的自适应调整,提出优适探寻游动方法解决基本BFO算法无效游动与重复游动的缺陷,设计自适应迁徙概率代替固定迁徙概率以解决基本BFO算法可能导致精英个体丢失的情况.函数测试仿真表明,改进BFO算法具有更好的收敛速度、寻优精度以及稳定性.改进算法应用于无人艇避碰仿真结果证明,该改进算法能够快速安全地实现无人艇在动态障碍下的自主避碰.

摘要：浮筏系统隔振效果的评价方法中,功率流方法综合考虑了振动的力与速度,从能量的观点分析,但只能对高度简化为梁、板的简单结构进行理论研究;有限元分析方法可以处理大型复杂结构的计算,但不能以能量的观点全面评价隔振效果.文中在有限元分析方法的基础上,结合功率流理论,提出了一种新的评价浮筏隔振效果的方法.在有限元软件ANSYS中直观的建立复杂浮筏系统结构并进行谐响应分析,处理后得到关键节点的力与速度,并由此计算输入系统和从系统输出的功率流,从而判断系统的隔振效果,功率流的传递率越低,表示系统的隔振效果越好.计算结果表明了该方法的实用性和便利性.

摘要：为解决FORAN软件自带标准库没有涉及参数多变的舾装设备建模问题,结合实例,详细阐述舾装设备的建模流程、模型参数化几何宏文件编程、设备安装基准点设置等关键技术,使轮机专业设计人员熟悉舾装设备参数化建模技术,提高设计效率,缩短设计周期。