舵鰭聯(lián)合控制對(duì)船舶回轉(zhuǎn)特性的影響研究.pdf

1、操縱性的好壞直接關(guān)系到船舶在海上的生存能力,回轉(zhuǎn)性便是船舶操縱性中重要的組成部分。船舶回轉(zhuǎn)的同時(shí)會(huì)伴有一定的橫傾角,如果此時(shí)存在外界干擾,易造成船舶傾覆等海難事故的發(fā)生。本文主要研究舵鰭聯(lián)合控制下的船舶回轉(zhuǎn)特性,即考慮船舶原有回轉(zhuǎn)特性的基礎(chǔ)上,通過(guò)減搖鰭的控制作用來(lái)改善船舶的回轉(zhuǎn)特性,分別對(duì)船舶回轉(zhuǎn)過(guò)程中的橫傾和回轉(zhuǎn)圈參數(shù)進(jìn)行控制研究。本文的主要工作如下:
　　首先,建立船舶的四自由度非線性運(yùn)動(dòng)模型,分別考慮作用在船體、螺旋槳、舵

2、和鰭上的水動(dòng)力和水動(dòng)力矩。為了使得模型足夠精確,將船體水動(dòng)力中的部分三階水動(dòng)力考慮在內(nèi),同時(shí)考慮舵鰭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的非線性特性,以及舵鰭有效攻角問(wèn)題。由于船舶航行環(huán)境的復(fù)雜多變,建立隨機(jī)海浪、定常海流和穩(wěn)流海風(fēng)等干擾對(duì)船舶四個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生干擾力和力矩的數(shù)學(xué)模型。
　　其次,根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型搭建仿真模型,并對(duì)仿真船舶原有的回轉(zhuǎn)性能進(jìn)行仿真分析,即先進(jìn)行不考慮減搖鰭作用的船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證仿真模型的正確性。對(duì)船舶回轉(zhuǎn)

3、特性隨船舶初始航速、舵角和舵速的變化規(guī)律和不同外干擾下的船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。
　　然后,詳細(xì)的分析了靜態(tài)減搖鰭作用下的船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),分別對(duì)船舶擁有單對(duì)鰭和兩對(duì)鰭的情況進(jìn)行仿真分析,通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)各參數(shù)隨鰭角的變化規(guī)律,以及單對(duì)鰭與兩對(duì)鰭在相同條件下所產(chǎn)生作用的差異。
　　最后,根據(jù)靜態(tài)減搖鰭對(duì)于船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)影響的結(jié)論設(shè)計(jì)控制器,其中控制方法分別采用傳統(tǒng)PID控制和神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制。對(duì)船舶普通回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的回轉(zhuǎn)