为了提高动态情况下的载人潜器系统人-机功能分配的合理性,提出一种应用智能化控制技术对载人系统的人-机功能分配模式进行识别的方法。通过研究系统总体设计时的人-机功能分配原则,利用人机工效学理论,完成常规静态情况下的人-机功能分配,并确定出动态情况下三种控制模式的运行机制;在此基础上,深入研究智能控制的实现技术,构建了用于指导载人潜器系统动态情况下的人-机功能分配策略的的混合智能系统运行模型。以载人潜器的运行实例进行该运行模型的验证,分析获取系统在动态情况下的人-机功能分配策略的自动运行过程,证明了该智能运行模型的有效性。

船舶多学科设计优化是典型的多目标优化问题。采用基于物理规划的多目标优化算法可以得到均匀分布的Pareto前沿,但对于复杂的船舶多目标优化问题,其优化质量有待改进。文章首先对物理规划进行改进,改善其偏好函数的光顺性及对偏好区间的适应性,以改进其优化效果。然后采用缩减搜索域和转动搜索域技术,将矩形的伪偏好结构转化为菱形,从各个方向对目标空间进行搜索,在此基础上进一步提出转动伪偏好结构技术以扩展搜索范围,由此可以降低Pareto前沿对伪偏好结构的要求,提高其分布质量和范围。文章以数值算例和船舶概念设计优化为例进行验证,并与多目标进化算法进行对比,证明了改进后的多目标优化算法的有效性。

基于整体型船舶操纵运动数学模型,结合船舶操纵运动中横倾运动的特点,建立了应用支持向量机的四自由度船舶操纵运动黑箱预报模型。对某集装箱船进行了10°/10°、15°/15°、20°/20°Z形试验和5°、15°、35°回转试验的数值仿真,获得了操纵运动仿真数据;使用1%的15°/15°、20°/20°Z形试验和5°、15°回转试验仿真数据来训练支持向量,并用训练好的支持向量机预报10°/10°、20°/20°Z形试验和35°回转试验;将预报结果与仿真试验数据进行对比,验证了所提出黑箱预报模型的有效性及良好的泛化性能。

利用加速度反馈技术和滑模思想,为一种特殊结构的水面船设计了无源非线性鲁棒观测器。该观测器考虑了模型中的科里奥利向心力矩阵,并对模型的不确定项和未建模动态具有一定鲁棒性。根据传感器测量的位置及艏向信息,观测器可以重构船舶的速度及慢变干扰力,并且能够滤除测量值中的噪声和高频数据,以减少执行机构的磨损,节省燃料。加速度反馈可以整定系统惯性矩阵,结合坐标变换可以从模型中消去科里奥利向心力矩阵,并得到结构相对简单的新的系统模型。该模型可以简化观测器的设计,其稳定性分析也比较容易。滑模技术可以有效地解决模型不确定性和未建模动态对观测器的影响,提高观测器的观测精度。仿真试验验证了观测器的有效性。