动力定位供应船水动力导数估算方法与系统辨识研究

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1、（申请工学硕士学位论文）动力定位供应船水动力导数估算方法与系统辨识研究培养单位：交通学院学科专业：船舶与海洋结构物设计制造研究生：柯枭冰指导教师：罗薇2014年10月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目动力定位供应船水动力导数估算方法与系统辨识研究英文StudiesonEstimationMethodandSystemIdentificationofDynamicPositioningSupplyVesselHydrodynamicDerivatives研究生姓名柯枭冰姓名罗薇职称教授学位硕士指导教师单位名称交通学院邮编

2、430063申请学位级别硕士学科专业名称船舶与海洋结构物设计制造论文提交日期2014年10月论文答辩日期2014年11月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年10月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使

3、用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据武汉理工大学硕士学位论文摘要随着海洋开发的不断深入和广泛开展，船舶动力定位技术的需求日趋增大。作

4、为船舶定位控制技术，船舶运动数学模型的研究与建立占有重要地位。当模型结构已定，如何获取模型中的参数（水动力导数）成为关键问题。动力定位技术应用的主流船型为海洋工程供应船（SupplyVessel），对于这一类尾部安装呆木的船型，其水动力导数的研究目前仍不多见。论文从快速实用的角度出发，研究了供应船部分线性水动力导数的估算公式，并对利用系统辨识方法求取水动力导数进行了探讨与研究。在水动力导数估算方法方面，论文基于Fluent计算流体力学应用软件，数值计算标模KVLCC2水动力并与试验数据进行对比，以验证采用的CFD方法的有效性。然后以75米

5、供应船作为母型船，通过船型变换得到不同船型参数和呆木参数的系列供应船，再数值计算系列供应船在不同工况下所受的水动力，通过数据后处理得到对应工况下的水动力导数，并对供应船纯横荡运动流场现象进行分析。同时也分析了主要船型参数对于位置水动力导数和加速度导数的影响规律。最后，通过多元线性回归分析得到了线性水动力导数关于船型参数和呆木参数的回归公式。在系统辨识方面，论文对一艘210000DWT油船的Z形操舵实验进行仿真，得到辨识算法需要的参数序列——vk、、rkvk、rk、k；并在MATLAB平台上编制最小二乘（LS）辨识

6、程序。然后选取采样时间间隔不同或者样本总数不同的的样本数据，结合LS方法进行辨识研究。将辨识所得水动力导数与试验水动力导数进行对比，验证了LS方法应用于水动力导数辨识的可行性与有效性，并根据仿真数据辨识得出以下结论：对于周期性过程，在取满一个周期的样本之后，继续增加样本点，辨识数值改变不大。即辨识值与试验值的误差水平只依赖于采样间隔，相邻两个样本数据差异较大，辨识结果更为准确，若相邻数据差异较小，则辨识结果误差较大。在仿真辨识之后，进一步进行了试验数据的辨识研究。试验数据为SIMMAN2008公布的标模KVLCC2Z形自航试验，辨识所得结

7、果符合物理规律和一般结论。综上所述，论文通过对系列供应船操纵运动的数值模拟得到部分线性水动力导数的回归公式，为快速估算动力定位供应船的水动力导数提供了一种参考I万方数据武汉理工大学硕士学位论文方法；系统辨识研究为进一步根据实船的海试数据得到船舶水动力导数和在线辨识进行了前期探索。关键字：动力定位；供应船；水动力导数；CFD；系统辨识II万方数据武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththeoceandevelopmentbecomesdeeperandwider，thedemandofshipdynamicpositioningt

8、echnologyisincreasing.Asashippositioningcontrolmethod，themathematicalmodelofshipmotionoccupiesan