船舶運(yùn)動(dòng)建模與特性仿真研究.pdf

1、分析船舶的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和控制方法可以通過海上實(shí)驗(yàn)，但實(shí)船海上實(shí)驗(yàn)存在成本高，周期長(zhǎng)，而且具有一定的危險(xiǎn)性等缺點(diǎn)。而利用船舶運(yùn)動(dòng)模型，通過仿真的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)克服了上述限制，可以在一定程度上反映船舶運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，替代部分海上實(shí)驗(yàn)。因此，研究船舶的受力狀況和數(shù)學(xué)模型對(duì)研究船舶運(yùn)動(dòng)控制及海洋平臺(tái)的動(dòng)力定位均具有重要意義，在開發(fā)各種推進(jìn)方式的船舶模擬器中也具有重要地位。
　　 本文通過對(duì)船舶受力和系統(tǒng)各組成部件運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的分析，建立了船舶三自由

2、度運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，并考慮了環(huán)境干擾力對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響，進(jìn)行了相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)位置和航向變化進(jìn)行了分析。
　　 本文的主要工作如下：
　　 (1)介紹了研究船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)的坐標(biāo)系統(tǒng)，船舶在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的各種形式的作用力，影響螺旋槳推力和轉(zhuǎn)矩的因素，以及船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)船體和螺旋槳的相互作用。
　　 (2)研究了四象限螺旋槳特性及其解析形式，探討了螺旋槳有效推力和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算、船舶附加質(zhì)量和船舶阻力的相關(guān)內(nèi)容，并建立了船

3、-機(jī)-槳系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 (3)在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立基于MATLAB/Simulink的仿真模型，并進(jìn)行船舶典型工況仿真實(shí)驗(yàn)，通過與KONGSBERG軟件運(yùn)行結(jié)果的對(duì)比，表明本文所建模型可以反映船槳系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
　　 (4)分析了船舶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和環(huán)境干擾力的特點(diǎn)，根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立了船舶三自由度運(yùn)動(dòng)方程，計(jì)算了質(zhì)量陣和阻尼陣，并將運(yùn)動(dòng)方程表示為狀態(tài)空間形式，然后對(duì)設(shè)定推力情況時(shí)的船舶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真研究，對(duì)船