分享到:

高速船舶运动与波浪载荷计算的二维半理论研究

高速船舶运动和波浪载荷响应计算方法研究对于高性能船舶的耐波性预报和船体结构设计具有重要意义。近几年发展起来的二维半理论特别适合于排水型高速船舶运动和载荷响应预报。二维半理论定解问题在自由面条件中保留了高速船舶流体动力计算最为重要的航速效应;同时定解问题满足二维控制方程,仅需在各个船体横剖面上求解拉普拉斯方程,计算效率大大高于三维有航速方法。本文围绕应用二维时域格林函数方法求解二维半理论定解问题,对高速船舶的水动力特性、运动和载荷响应进行了计算,同模型试验结果和S.T.F.方法进行了比较研究。本文目的是考察该方法在高速船舶水动力预报上的适用性,促进其应用于工程实际。本文主要在以下几个方面开展了工作。1.在前人应用时域格林函数方法求解高速船垂向运动的二维半定解问题基础之上,本文进一步应用该模型求解斜浪中高速单体和多体船的运动响应和波浪载荷。经过数值比较分析,本文提出了一种稳定的水动力系数计算格式,避免了速度势数值微分带来的数值误差,  (本文共197页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

由航行中船舶运动预报海浪

目前获得海浪信息的主要方式有:理论或半经验波浪谱、波浪遥测、随船测量及定点测量。近年来,我国在海浪数值预报方面取得了长足的进步,但是其方法大多仍然有区域性或特殊海况的要求,不能满足船舶耐波性相关试验,以及改善船舶操纵、控制品质需要获得实时航行海域波浪信息的要求,故研究者一直在探求获得实时航行海域波浪信息的各种途径。签于现有的浪高仪随船直接测量波浪的诸多限制,本文以船舶自身为波浪测量仪,致力于由尽可能少,并且采集方便的船舶运动响应信号估计描述当前海浪状态的海浪谱。由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,仅基于实时测量的船舶运动信号,通过自适应参数优化估计船舶运动传递函数并反演海浪谱,故该海浪测量方法可以适应船舶自身运动参数的变化。同时,由于估计的实航船舶传递函数与事先计算或测量的船舶传递函数得以比较,其它海浪观测方法与随船测量结果得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累关心海域海浪谱...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

水面舰艇在高海情下的横摇运动姿态控制技术研究

由于船舶航行时所处的海洋环境的复杂性,船舶运动是一个非常复杂的运动,船舶横摇运动是考虑得最多的船舶运动。为实施对船舶运动姿态得控制,本文推导了利用舵、鳍进行横摇控制的数学模型,并作了合理的简化,然后利用STF切片法,计算得到数学模型中的各水动力系数。为了对各种非线性控制方案的控制效果进行评估,以及对船舶在风浪中的耐波性能进行预报,本文在充分利用成熟的切片理论的基础上,提出了考虑横摇运动中的非线性阻尼和非线性复原力矩项的舰船运动仿真模型,通过高海情中水池船模试验验证,表明该模型的横摇运动预报精度优于传统的频域预报方法。通过仿真研究,并结合阀控液压舵机系统的特点,本文研究了船舶横摇运动几种控制方法,包括定常线性二次型最优控制,单输入定常离散快速控制,混合逻辑动态控制以及自适应广义预测控制,并进行了仿真计算。通过对控制性能的比较,本文确定了以广义预测控制作为舵减横摇水池船模试验的控制方案,并对广义预测控制的性能进行了分析。为验证横摇运...  (本文共192页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

船舶运动姿态预报与控制方法研究

水面舰船在海洋中的运动由于受到波浪、海风和其它干扰的影响,会产生六个自由度的复杂运动,具有较强的随机性和非线性特性,这就导致了对船舶运动预报与减摇控制具有相当的困难。因此研究有关船舶运动的非线性预报与减摇控制方法具有非常重要的意义。对于船舶运动的控制具有相当的不确定性,这就使其不可避免地存在模型参数变化、模型结构变化等问题,因此就要求所设计的控制系统具有一定的参数适应性和结构适应性,而多层递阶方法理论正适用于这种情况。多层递阶理论是对非线性控制理论的丰富与发展。多层递阶辨识所得到的模型,有利于解决船舶运动预报问题。多层递阶控制进一步发展成为无模型自适应控制,有助于实现船舶运动的有效控制。本论文首次将多层递阶理论应用于船舶运动的预报与减摇控制,提出了基于多层递阶方法理论的船舶运动预报与减摇控制方法。分别采用传统的自回归法和新型的多层递阶两种预报方法进行了仿真研究和对比分析,研究结果表明,自回归法因用固定参数模型预测一个时变参数系统...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连海事大学
大连海事大学

船舶运动模糊神经网络控制系统的研究

船舶自动舵性能的优劣直接关系到船舶的航行安全和经济效益。但是由于船舶是一个具有非线性、时变和不确定性的复杂控制对象,常规PID控制难以适应变化的工况,自适应控制也由于难以建立精确数学模型,对未建模因素难以奏效。模糊控制特别适合于处理那些难以建立精确数学模型的复杂控制对象,而神经网络则具有强大的学习和容错功能,将模糊控制和神经网络等智能控制技术应用于船舶运动控制是当前重要的研究手段,并有望解决这一问题。本文针对这一发展趋势,对船舶运动模糊神经网络控制方法进行研究。具体内容包括:1.从动力学角度出发建立了水面船舶三自由度的运动模型,在现有研究成果的基础上,考虑了风、浪、流等干扰因素和舵机的模型。并利用Matlab的S函数建立了Abkowitz非线性船舶运动模型的Simulink模块,可在Simulink环境下直接应用于船舶操纵试验和船舶运动控制规律的仿真研究。2.分析了船舶航向和航迹控制的原理,根据航向改变和航向保持过程中不同的操舵...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连海事大学
大连海事大学

船舶运动与主推进线性变参数联合控制的研究

本文对应用线性变参数(LPV)系统算法的船舶运动与柴油主机推进联合控制进行了系统的研究。船舶操纵是一个极为复杂的控制问题。船舶航速、吃水的变化直接影响船舶的操纵性能,在研究船舶航向或直线航迹的控制时应予以足够重视。另外,船舶主机的转速影响船舶航速和操纵性能,而船舶运动状态也与主机转速和运行工况密切相关,所以船舶运动与主机控制存在强耦合关系。因此提出并进行船舶运动与主推进的联合控制技术研究具有重要理论和工程意义。为了进行船舶运动的控制仿真,论文建立了MAN B&W 10L90MC大功率船用柴油机的一阶惯性模型和包含风、浪、流外界干扰的5446TEU大型集装箱船MMG模型。以此为基础,对5446 TEU集装箱船在试航条件下进行回转仿真计算,仿真数据与实船试航数据基本吻合,验证了所建船舶运动模型和柴油机模型的有效性。LPV控制方法是基于线性矩阵不等式(LMI)的时不变系统H_∞控制理论在LPV系统上的推广。论文讨论了基于线性分式变换(...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>