智能技术在船舶减摇鳍系统中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:金鸿章

出品人:

页数:194

译者:

出版时间:2003-1

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118030099

丛书系列:

图书标签:

• 船舶减摇
• 智能控制
• 减摇鳍
• 船舶工程
• 海洋工程
• 自动控制
• 优化算法
• 水动力学
• 系统设计
• 船舶设计

好的，这是一本关于智能技术在船舶减摇鳍系统中的应用的图书的详细简介，内容如下： 图书名称：《智能技术在船舶减摇鳍系统中的应用》 图书简介 在现代船舶设计与运营中，船体运动控制一直是确保航行安全、提升乘客舒适度和维护船舶结构完整性的核心挑战之一。特别是在恶劣海况下，船舶的横摇运动会显著影响船员的工作效率、设备的安全运行以及乘客的晕船体验。传统的减摇鳍系统虽然在一定程度上缓解了横摇问题，但在面对复杂多变的海洋环境时，其控制策略往往显得相对保守或滞后。 本书《智能技术在船舶减摇鳍系统中的应用》正是基于这一背景，深入探讨了如何融合前沿的智能控制技术，特别是人工智能（AI）和先进的自动化算法，来革新和优化船舶减摇鳍系统的性能。本书旨在为船舶工程、自动化控制、海洋工程等领域的专业人士、研究人员以及高年级学生提供一个全面而深入的技术参考，展示智能系统在实现更高效、更精确、更适应性强的减摇控制方面的巨大潜力。 本书的结构设计严谨，内容涵盖了从理论基础到工程实践的多个层面。 第一部分：传统减摇鳍系统的回顾与挑战 在介绍智能技术之前，本书首先对现有主流的减摇鳍系统进行了详尽的梳理。这包括了对液压驱动鳍系统的基本工作原理、经典PID控制算法的应用及其局限性的分析。我们详细讨论了传统系统在面对非线性、时变海洋环境输入（如波浪频率、水流速度变化）时的响应速度慢、超调量大以及鲁棒性不足等核心问题。这一部分的分析为引入智能优化算法奠定了坚实的基础，清晰地指明了技术升级的必要性。 第二部分：智能控制理论在船舶运动中的引入 本部分是本书的核心，重点聚焦于如何将多种先进的智能控制技术应用于减摇鳍系统的优化设计中。 1. 模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control, FLC）的应用： 我们探讨了如何构建专家知识库和模糊推理规则集，以模拟经验丰富的船长或控制工程师的决策过程。与传统的开关式或线性控制相比，模糊逻辑控制在处理系统固有的不确定性和操作员知识的量化方面表现出卓越的优势。本书详细介绍了如何设计隶属度函数和模糊规则，以实现在不同横摇角速度和加速度下的平滑、自适应控制。 2. 神经网络控制（Neural Network Control, NNC）： 重点分析了如何利用神经网络的强大非线性映射能力来建立船舶运动状态与鳍面角度之间的精确模型。我们不仅介绍了基于前馈网络和反馈线性化的经典应用，更深入探讨了自适应神经网络控制（ANNC）在实时辨识系统参数变化（如船舶载荷、燃油消耗导致的重心变化）时的有效性。通过对比传统模型参考自适应控制，展示了神经网络在提高收敛速度和降低计算复杂度上的优势。 3. 强化学习（Reinforcement Learning, RL）的探索： 这是本书最具前瞻性的章节之一。我们引入了Q-Learning和深度确定性策略梯度（DDPG）等强化学习算法，旨在使减摇鳍系统具备“自主学习”的能力。通过构建船舶运动的仿真环境作为“环境”，让控制代理（Agent）通过试错机制，自主学习最优的控制策略，以期在未知或极端海况下达到比预设模型更优的减摇效果。本章还讨论了离线训练与在线部署的工程可行性。 第三部分：模型预测控制（MPC）与混合智能系统 现代船舶控制系统越来越倾向于集成多种优势技术的混合策略。本书对模型预测控制（MPC）在减摇鳍系统中的应用进行了深入分析。MPC能够预先对未来一段时间内的系统动态进行预测，并优化控制输入序列，从而有效处理系统约束（如鳍的转角速率限制、机械安全限制）。 更进一步，本书提出了“混合智能控制框架”。该框架将精确的线性/非线性动力学模型、鲁棒的PID/LQG控制器、以及具有强大自适应能力的模糊逻辑或神经网络模块有机结合。例如，基础控制层负责常规运行，而智能模块在检测到系统性能下降或海况突变时介入，动态调整控制参数或切换至更优的控制模式，实现全局性能的最优化。 第四部分：系统集成、仿真与现场测试 理论的最终价值体现在工程实现上。本部分详细阐述了智能减摇鳍控制系统的硬件在环（HIL）仿真流程。我们提供了详细的软件工具链建议，包括如何利用成熟的船舶操纵性仿真平台（如MOSES, SHIPX）与控制系统设计环境（如MATLAB/Simulink, Python库）进行高效对接。 此外，本书还讨论了实际部署中的关键工程挑战，包括传感器噪声的处理、控制信号的实时延迟补偿、以及在实际海试中如何对智能算法的稳定性和安全性进行验证。通过详细的案例分析，读者可以清晰地了解到智能控制如何从仿真走向实际应用，实现横摇抑制率的显著提升（目标提升率超过25%）和系统能耗的优化。 总结 《智能技术在船舶减摇鳍系统中的应用》不仅是对现有技术的总结，更是一份面向未来的技术蓝图。它全面系统地展示了如何利用模糊逻辑、神经网络、强化学习和模型预测控制等现代智能技术，克服传统减摇鳍系统的固有缺陷，为新一代船舶的稳定性和舒适性设定新的行业标准。本书将成为船舶设计院、海洋工程技术人员以及高级院校相关专业研究生的重要参考工具书。

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