船舶运动半物理仿真系统

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1、摘要船舶运动半物理仿真系统作为船舶运动控制系统的陆上试验基地能够加快产品开发速度、降低成本和节省人力物力，它的建成具有重要的科研和实用价值。本论文的内容主要是围绕该系统展丌的。首先，本论文简要介绍了船舶运动模型及风、浪、流等环境干扰模型的建立方法。其次，本文总体介绍了船舶运动半物理仿真系统的组成及各组成部分功能的实现方法；然后，重点介绍了其中船舶运动信息管理器和船舶运动仿真产生器两个子系统的软件设计方法，并对船舶运动模型和海浪模型进行了仿真。最后，第五章研究了模糊控制技术在船舶航向控制中的的应用a这部分的主要内容是设计

2、了PD型模糊控制器、PD型模糊一比例复合控制器、模糊模型参考学习控制器和二级模糊控制器等四种模糊控制器，并对它们的控制效果进行了仿真研究。关键词：船舶运动；半物理仿真；模糊控制ABSTRACTAstheoverlandtestbaseofshiPmotioncontrolsystem，Semi—physicalSimulatiOnsystemforshipmotioncanquickentheexploitationofproduct、reduceCOStandsavemanpowerandmaterialresour

3、ceS．ThemaincontentofthiSpaperiSforthesystem．First，thepaperintroducedthemethodsofestablishingship’SmotionalmodelandthemodelSofambientinterferencesuchaswind、OCeanwaveandstream．SecondlY，thepaperintroducedthecompositionofSemi—physicalSimufatiOnsysteminthemassandther

4、ealizationmethodsofeverycomponent’Sfunctions．Afterwardthepaperintroducedthedesignedwaysoftowsubsystem：InformationmanagementorganofshipmotionandEmulationproduceorganofshipmotion，andmadeemulationsofship’SmotionalmodelandthemodelSofambientinterference．Lastly，thefif

5、thchapterstudiedtheapplicationoffuzzycontrolinship’Sheadingcontr01．ThemainsubstanceofthepartiSthedesigningoffourtypesoffuzzycontroller：FuzzycontrollerofPDtype、FuzzycontrollerofPDtype—Proportionmultiplecontroller、FuzzymodelreferencelearningcontrollerandDoublestag

6、efuzzycontroller，andmadeemulationstudyoftheircontrollingfruitage．Keywords：shipmotion；Semi～physicalsimulation；fuzzycontrolr愉h-：滨Ii程火学硕士学位论文1．1课题概述11．1课题的意义“m·第1章绪论船舶运动半物理仿真系统作为国家“2ll工程”投资建设的自研项目，它建成后可以作为船舶运动控制系统(如自适应舵，航迹舵，避碰系统，减摇鳍，舵鳍联合控制，动力定位系统等船舶运动控制系统)研究、设计与试验等

7、项任务的陆上试验基地。此试验基地的建成，不但有助于加快有关产品研制丌发的速度，而且能减少海试时间，从而大大地节省人力物力，降低开发成本。同时，本试验基地还可为本科生、硕士生和博士生提供教学及科研的试验场所。船舶运动半物理仿真系统中采用的是实物与数学模型相结合的仿真方式，即所谓的采用半物理的方式对船舶运动进行仿真。在本系统中船舶运动的姿态、环境干扰以及各种控制量的量值由计算机的数字仿真产生，而执行机构(如：舵、鳍等)和传感器等部分元件由实物来充当；另外，采用实物的模拟器柬复现船舶的运动姿态。采用半物理方式进行船舶运动仿真

8、的意义在于：1)加快船舶运动控制系统的开发速度在数字仿真部分可以根据需要更改船舶运动模型的参数和控制器的参数，这使得控制器的开发过程更加灵活、方便，并且可以方便地适应不同类型的船舶的各种不同需求。2)节省人力、物力和时间在一般的船舶运动控制系统的开发过程中，对控制器控制性能进行检测的通常方法是在实验水池中对按比例缩小的实物船进行试