穿浪雙體船運(yùn)動(dòng)模型及綜合控制研究.pdf

1、穿浪雙體船(Wave Piercing Catamaran)作為一種繼承了多種船型優(yōu)良特性的現(xiàn)代高性能船舶，具有快速性好、甲板寬敞以及操縱性靈活等特性，因此它被廣泛應(yīng)用于軍事、車客輪渡等快速高效的海上運(yùn)輸領(lǐng)域。但是由于其過(guò)于狹長(zhǎng)的片體，穿浪雙體船的縱向穩(wěn)定性不高，在較高海況下高速航行時(shí)往往會(huì)引起劇烈的縱搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)，這對(duì)船上設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及工作人員、乘客和貨物的安全是非常不利的。本論文研究的主要內(nèi)容就是通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)目刂蒲b置和算法來(lái)改

2、善穿浪雙體船在高速航行時(shí)的舒適度，本論文的主要工作如下：
　　首先，整理分析國(guó)內(nèi)外高性能船舶綜合姿態(tài)控制的研究成果，對(duì)比分析各種控制裝置的優(yōu)缺點(diǎn)、安裝限制及使用范圍，最終確定T形水翼和縱傾調(diào)整尾板為本論文中所采用的控制裝置。
　　其次，通過(guò)定義參考坐標(biāo)系并利用剛體運(yùn)動(dòng)理論，結(jié)合周圍海洋環(huán)境對(duì)剛體運(yùn)動(dòng)的影響建立穿浪雙體船的六自由度運(yùn)動(dòng)模型，考慮到水下片體細(xì)長(zhǎng)、對(duì)稱的特點(diǎn)，將六自由度模型進(jìn)行解耦分析。根據(jù)線性系統(tǒng)的輸入輸出特性，

3、提出了一種通過(guò)疊加單位幅值規(guī)則波產(chǎn)生的干擾力/力矩得到不規(guī)則海浪干擾輸入的方法。
　　第三，以具體的穿浪雙體船為研究對(duì)象，對(duì)所建立模型的參數(shù)變化進(jìn)行分析并提出確定最終參數(shù)的方法。分別在頻域和時(shí)域內(nèi)對(duì)穿浪雙體船運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)對(duì)分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，確定重點(diǎn)研究的海況和航速，建立最終的仿真模型，采用李雅譜諾夫穩(wěn)定性分析方法對(duì)模型進(jìn)行分析。
　　第四，論文提出了一種根據(jù)海浪干擾最大值優(yōu)化控制水翼面積的方法，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)的方法