雙體船姿態(tài)綜合控制研究及仿真分析.pdf

1、小水線面雙體船也稱SWATH船，它與常規(guī)單體船相比，有較長的自然周期和較小的運動幅度。而與一般的雙體船相比，由于其水線面積小，SWATH船在波浪中航行時具有失速少，抗抨擊能力強的特點。此外，這種船型能有效的降低乘客和船員的暈船率，正是由于其出色的耐波性能使得這種船型得到了廣泛的應用。然而，水線面積小也導致其縱向運動姿態(tài)變差，為解決這個問題，目前國內外普遍采用的解決方案是在SWATH船的下潛體內側安裝穩(wěn)定鰭，通過穩(wěn)定鰭產(chǎn)生的力矩來改善SW

2、ATH船的航行姿態(tài)，以達到快速舒適的航行效果。
　　 小水線面雙體船在國內外都有很大的實用前景和應用價值。例如當年的世界第一條小水線面雙體船“卡瑪利諾”號，就成功的從實驗船轉為了一條可供人乘坐的游覽船，而且得到了大家的一致認可，其耐波性，尤其是較高海況下的耐波性更是引起世界轟動。此后，世界各國都對這種船型產(chǎn)生了濃厚的興趣。雖然在Munk力矩和片體間干擾等問題上還存在一些不足，但這也引起了各國的研發(fā)熱情。我國起步較晚，不過在和澳大

3、利亞的合作以及702所的分析設計下，一些具有國際先進水準的小水線面雙體船應運而生，如我國自主研制的“北調991”和“022導彈艇”等。因此本文的建模、仿真和控制器設計有一定的實際意義。
　　 論文主要做了如下工作，首先，從小水線面雙體船的結構特點和性能入手，通過對世界各國小水線面雙體船的數(shù)學建模方法進行研究對比，得到了通過以理論和實驗數(shù)據(jù)為主，以計算流體力學軟件為輔的多層次運動數(shù)學模型建模方式；其次，在上述建模方式的基礎上對小水

4、線面雙體船的運動數(shù)學模型進行求解，得到海浪擾動力，各自穩(wěn)定鰭的升力，以及諸水動力導數(shù)；再次，對于得到的小水線面雙體船的運動數(shù)學模型進行穩(wěn)定性分析，并通過運動方程求解出SWATH船縱向運動的固有周期、阻尼比和半衰周期等特征參數(shù)；最后，針對五級海況下小水線面雙體船的耐波性不足的特點，通過參數(shù)自整定模糊PID控制穩(wěn)定鰭的設計和仿真分析，完成了某SWATH船的穩(wěn)定鰭控制系統(tǒng)的設計。
　　 在上述工作的基礎上，本文還對SWATH船橫搖、縱