船舶波浪中操縱橫搖預(yù)報(bào)及航向跟蹤控制研究

《船舶波浪中操縱橫搖預(yù)報(bào)及航向跟蹤控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文船舶波浪中操縱橫搖預(yù)報(bào)及航向跟蹤控制研究碩士研究生：朱冬健學(xué)號(hào)：1120109189導(dǎo)師：馬寧教授副導(dǎo)師：顧解忡副研究員申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：船舶與海洋工程所在單位：船舶海洋與建筑工程學(xué)院答辯日期：2015年1月授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterStudyonShipManeuveringandRollingPredictionandCour

2、se-KeepingControlinWavesCandidate：ZhuDongjianStudentID:1120109189Supervisor：Prof.NingMaAssistantSupervisor:Prof.XieChongGuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringNavalArchitectureandOceanSpeciality：EngineeringSchoolofNavalArchitecture，OceanAffili

3、ation：andCivilEngineeringDateofDefence：Jan,2015egree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要為了海上航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性需要，船舶在波浪中的操縱與控制一直是船舶理論界與航?？刂平绲难芯繜狳c(diǎn)。本文基于此研究背景分別從水動(dòng)力模型和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型兩個(gè)方面來(lái)研究船舶操縱性。水動(dòng)力模型方面，利用MMG模型建立縱蕩、橫蕩、艏搖和橫搖四自由度耦合數(shù)學(xué)模型，根據(jù)統(tǒng)一理論思想在

4、操縱運(yùn)動(dòng)模型中加入耐波性橫搖運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行波浪力的建模。利用數(shù)學(xué)模型對(duì)船舶在波浪中操縱性與橫搖進(jìn)行了數(shù)值模擬，同時(shí)開(kāi)展了對(duì)象船模的自航模試驗(yàn)進(jìn)行模型驗(yàn)證。結(jié)果顯示運(yùn)動(dòng)模型預(yù)報(bào)的操縱和橫搖結(jié)果具有可信性。驗(yàn)證模型預(yù)報(bào)有效性后分析了船舶在不同工況下的操縱性能、橫搖特性及舵效，給出了波浪中操舵建議。運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型方面，利用操縱方程推導(dǎo)得出非線性操舵轉(zhuǎn)艏響應(yīng)模型?？紤]了航向控制中的三個(gè)難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)非線性；模型不確定性；機(jī)構(gòu)執(zhí)行問(wèn)題。針對(duì)性地進(jìn)行隨機(jī)參數(shù)攝動(dòng)、干擾建模，自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)，舵機(jī)伺服系統(tǒng)及物理約束

5、濾波器的設(shè)計(jì)。采用Simulink工具箱仿真了對(duì)象船模在不同期望航向、參數(shù)攝動(dòng)和外界干擾下的控制效果，結(jié)果驗(yàn)證了控制器具有較好的穩(wěn)定性、自適應(yīng)性和抗干擾性，并將控制器用于不同船舶的航向控制，結(jié)果顯示其具有較好的魯棒性。I上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文關(guān)鍵詞:波浪中操縱，MMG模型，自航模試驗(yàn)，航向跟蹤，自適應(yīng)模糊補(bǔ)償控制，Lyapunov穩(wěn)定性設(shè)計(jì)II上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTShipmaneuveringinwavesanditscontrolhasalwaysbeenaresearc

6、hfocusoftheshipsailingandcontroltheoristsforthepurposeofsafetyatseaandeconomicrequirements.Thispaperpresentsresearchworkonshipmaneuverabilityfromhydrodynamicmodelandmotionresponsemodelrespectivelybasedonthisengineeringbackground.Intheaspectofhydrodyn

7、amicmodel,acoupling4-DOFshipmathematicmodelconsideringmaneuveringmotionofsway,surge,yawandrollisestablishedbasedonMMGmodel.Therollmotionofsea-keepingisaddedintothemaneuveringfunctionwiththehelpofunifiedtheory.Numericalpredictionofshipmaneuveringandro

8、llinginwavesisconductedbyaddingthewaveforceintothecouplingmodelwhenthewaveforcemodelingiscompleted.ThenumericalresultsarecomparedwithFree-runningmodeltest,whichshowsthatthemaneuverabilityandrollingresultsofthecouplingmodelarecredible.Shipmaneuveringa