摘要：构网型储能变流器作为高比例新能源接入电网的关键设备在强电网下存在稳定性问题。针对此问题,本工作提出一种基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化方法。首先,建立构网型储能变流器状态空间小信号模型,利用特征根分析法得出构网型储能变流器强电网下稳定性变差甚至振荡失稳的结论。然后,提出基于虚拟母线电压控制的稳定性优化方法,通过改变有功功率环跟踪电网电压相位的位置等效提高电网阻抗,从而提高强电网下构网型储能变流器系统并网的稳定性。接着,分析不同工况下加入虚拟母线电压控制前后系统的特征根变化趋势和稳定性提升效果,同时也分析了虚拟母线电压控制参数中补偿系数k和时间常数t对稳定性的影响并给出一般参数设计范围。最后,在MATLAB/Simulink中搭建构网型储能变流器并网模型进行时域验证,进一步搭建硬件在环实验平台进行半实物验证,验证结果表明基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器在强电网下的稳定性明显提高。

摘要：针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器的状态空间推导主从博弈的Stackelberg微分对策,使用Fan-GFlicksberg不动点定理证明纳什均衡解的存在性与唯一性。根据驾驶风格和操纵技能预分配驾驶权重,基于模型预测控制方法设计轨迹跟踪器,采取反馈校正方式在有限时域内滚动优化,综合考虑船舶安全航行边界、碰撞风险和人机冲突程度在线进行调节。选取船舶横向偏移误差和驾驶员操作负荷等评价指标,在内河操纵环境下验证了方法的有效性。仿真结果表明:本文所提出的主从博弈控制方法能够为具备不同驾驶风格和操纵技能的作业人员提供个性化辅助,当驾驶员和共驾控制器发生意图冲突时,根据航行风险对预分配权重进行调节,在确保航行安全的前提下使船舶尽可能满足驾驶员的操纵意图。

摘要：本文主要研究网络环境下无人水面船舶(Unmanned surface vessels,USVs)遭受虚假数据注入式(False-data-injection,FDI)攻击的跟踪控制问题.其中,内部和外部不确定以及输入饱和约束等实际因素均考虑在设计中.在控制设计过程中,为避免将船舶速度的攻击信号引入闭环系统,采用分类重构思想,构造一种新的神经网络(Neural network,NN)状态观测器,同时重构船舶速度和攻击信号.进一步,在backstepping设计框架下,利用重构的攻击信号补偿USVs运动学通道因虚假数据注入式攻击引起的非匹配不确定项.在动力学设计通道中,利用自适应神经技术和单参数学习法,重构由内部和外部不确定组成的复合不确定部分,进而提出自适应神经输出反馈控制方案.理论分析表明,即便在FDI攻击、内外不确定以及执行器饱和约束的情况下,所提控制方案仍能迫使USVs跟踪给定的参考轨迹.同时,仿真和比较结果证实了所提控制方案的有效性和优越性.

摘要：多码头泊位联合分配是港口资源整合、提升服务水平的重要手段。针对集装箱港口多码头泊位计划,考虑不同码头泊位条件、岸桥能力等因素,构建多码头泊位-岸桥集成分配数学模型。设计改进灰狼算法(IGWO),利用离散化映射进行编码设计,基于优胜劣汰法实现种群动态进化。设计算例,将IGWO与果蝇算法和粒子群算法进行对比。结果显示:IGWO算法优化结果分别提升16.6%和21.1%;利用IGWO对不同船舶到港密度泊位算例进行求解,其中,多码头泊位分配可有效减少总时间成本及延误船舶数量,节省岸线资源约10%。结果表明:设计的模型及算法可有效解决多码头泊位联合分配问题。

摘要：金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系列有待研究的问题。首先,对金属氢化物储氢技术进行归纳,总结梳理金属氢化物的工作原理及材料性能方面的研究进展,并介绍金属氢化物在船舶上的应用情况;然后,结合氢能船舶的应用环境及需求,分析金属氢化物储氢技术在船舶上应用的技术、经济可行性,并以满足氢能船舶对氢气储量和放氢速率要求为目标,介绍船用金属氢化物储氢系统的研究,包括储氢系统性能研究、储氢反应器结构、反应器结构优化、耦合船舶燃料电池的热管理系统和储氢系统设计思路;最后,结合上述研究内容,对船用金属氢化物储氢系统的研究方向进行总结与展望。

摘要：针对自动化集装箱码头智能导引车(IGV)作业环境动态、作业过程受电池电量约束等问题,研究不确定环境下考虑充电的IGV任务动态分配方法。分析不同载重下IGV充放电过程,提出基于电量区间自主决策的充电策略。为规避动态环境下IGV作业时间不确定对装卸效率的影响,以IGV和集装箱任务信息为状态空间,以集装箱分配规则为备选动作,综合装卸等待成本、IGV搬运成本和充电成本设计即时奖励,基于深度强化学习构建面向IGV任务分配的马尔可夫模型。为克服传统深度Q网络(DQN)过估计、收敛困难和训练不稳定问题,设计集成优先级经验回放(PER)机制和决斗双重深度Q网络(D3QN)结构的D3QN-PER算法。实验结果表明:D3QN-PER算法比单一规则决策和随机决策的IGV搬运任务总完工时间平均分别改进4.60%和12.05%,具有更好的收敛性能和训练稳定性。

摘要：针对核心设备24脉波移相变压器,从移相原理出发进行设计,并建立场路耦合模型对电磁设计和绕组短路力进行核算,其中关键设计参数移相角与理论值最大偏差仅为0.53%。在此基础上加工实验样机进行实验,移相角度偏差最大仅为0.2°。综合仿真与实验结果,24脉波移相变压器设计有效,且场路耦合模型适用于多脉波移相变压器的电磁仿真。

摘要：[目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特殊环境干扰,使用反步法和滑模控制法(SMC)设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器,提供了3种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证;最后,采用仿真实验的方式,通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。[结果]仿真实验结果表明,设计的拖轮自主靠泊控制策略以及控制器在拖轮自主靠泊场景中具有较好的效果,面对系统的不确定干扰有较好的表现。[结论]该控制策略以及靠泊控制器的适用性以及鲁棒性较好,以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制,为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。

摘要：追踪了国内外围绕船舶碳捕集、利用与封存(CCUS)技术开展的研究,梳理了重点内容和主要研究成果;从CCUS不同技术路径的优缺点出发,分析了目前CCUS技术在船舶上的应用可行性;针对发展迅猛的液化天然气船舶,提出了开展CCUS的技术路线;总结了目前船舶CCUS技术存在的问题,针对性地提出了建议,并探讨了船舶CCUS关键技术的发展方向。研究结果表明:船舶CCUS技术可以在短期内显著减排,且适用于营运和新造在内的绝大多数含碳燃料船舶;国外正在积极部署船舶CCUS技术实船验证研究,但国内的研究多处于概念设计与仿真研究阶段;由于改造简单,技术成熟度高且成本低,燃烧后捕集法中的化学吸收法目前最适用于船舶碳捕集,但要解决能耗高和系统尺寸大等问题,需加快探索性能更优良的先进化学溶剂及更具革命性的捕集方法;液态存储是目前最成熟的存储方式,但还需要提升其安全性与经济性;亟需加快构建以大型CO_(2)运输船为主的储运方式,推进港口与海洋平台CO_(2)转驳、接收的基础设施建设;CO_(2)在海洋油气田驱油驱气、淡化海水及能源催化重整等领域应用前景广阔,但船舶CO_(2)利用技术亟待规模化、产业化和相关产业技术协同发展;将液态CO_(2)或干冰进行海洋封存是未来的发展趋势,但亟需完善相关标准和法律法规,推动封存配套装备和技术开发;需要探索出一整套标准化、系统化的碳排放管理模式,推动CCUS技术配套发展,构建完整、绿色、经济、高效的船舶CCUS产业链。

摘要：[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC跟踪系统的实时状态、识别系统所受未知扰动,根据MFAC建立输入数据(舵角)与输出数据(航向角、角速度)之间的非线性关系,实现稳定的航向控制。然后,结合自适应视线(LOS)制导策略,通过动态航向控制实现对航迹的精准控制。[结果]仿真结果表明,所设计的控制器能够控制船舶快速航行至预设轨迹并沿轨迹行进,在复杂环境扰动下仍能够实现理想的航迹控制。[结论]研究成果不依赖船舶具体模型,可为船舶航迹控制提供参考。