探索船舶减摇鳍控制系统的仿真研究

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1、大连海事大学硕士学位论文船舶减摇鳍控制系统的仿真研究姓名：张安国申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：郭晨20100601中文摘要摘要船舶减摇鳍在船舶工程应用中已经获得了成功，它是应用最广泛的一种主动式减摇装置。减摇鳍在提高船舶耐波性、增加船舶使用寿命、改善设备的正常工作与成员的舒适性、提高舰船的适航性和战斗力等方面发挥了重要作用。目前，减小横摇是船舶运动控制领域的一个重要课题。本文以船舶减摇鳍控制系统作为研究对象，利用工程中多数应用的PID控制算法提高减摇鳍系统的性能，得到很好的减摇效果。同时，本文用虚拟现实技术对系统进行了深入的仿真研究。海

2、浪是船舶横摇的主要原因，因此论文首先根据随机波浪原理，从波能谱的角度，给出了船舶横摇仿真中需要的二元不规则长峰波和三元短峰波随机海浪模型，并用程序进行仿真，得到良好的仿真效果；通过分析船舶横摇时的受力，根据横摇运动特性，确定船舶的线性conolly横摇模型。其次论文重点研究了船舶减摇鳍控制系统的基本组成，包括系统中各个部分的功能、传递函数和减摇鳍的PID控制规律，并且完成了船舶减摇鳍系统的PID控制器的设计以及仿真，包括海浪的仿真、PID控制的Simulink框图和仿真结果的分析。最后，本文基于MATLAB提供的虚拟现实、虚拟仪表和Simulink接口程序，

3、完成了基于虚拟现实技术的船舶减摇鳍控制系统仿真，包括船舶、海浪，以及船舶减摇鳍装置控制界面的虚拟仿真，实现了良好的人机交互的仿真效果。关键词：船舶减摇；减摇鳍：PlD控制；虚拟现实；VRML英文摘要ABSTRACTFinstabilizerhavegainedsuccessfulapplicationsinshipengineering，itisoneofthemosteffectiveship—stabilizedequipments．FinStabilizerplaysallimportantroleinimprovingshipseaworthines

4、s，givingalongerlifeforship，ensuringequipmentsworkingbetterandmembersoncomfort，advancingbattleeffectivenessofnavalship．Reduceshiprollingmotionisanimportantsubjectofshipmotioncontr01．Inthispaper，finstabilizersystemisconsideredasanobjectofstudy．Toimprovesystemperformanceoffinstabilize

5、rbyPIDcontrolalgorithmwhichisusedinmostapplications’field．Itgetsagoodstabilizationeffect．Atthesametime，thepaperwillmakeanintensivestudyofsystembyavisualsimulationinthevirtualrealityenvironment．Firstly，Thepapergivesanapproximationmodelofthelong-crestedandtheshort·crestedwavesfromwav

6、eenergyspectrumintherequiredsimulationofshiprolling，thenshowsimulationcurseswiththeprogram．thePaperanalyzesforceatthetimeofshiprolling．Toascertainthelinearmodelofshiprollingbytherollmotioncharacteristics；waveisthemainreasonfortheshiprolling，SOitaccordingtothetheoryofrandomwaves．Sec

7、ondly，thePaperfocusesonthecomponentelementsofshipfincontrolsystem，includingthesystemfunctionofvariousparts，transferfunctionandthePIDcontroI1awofthefinstabilizer．aLswellaSthePIDcontr01simulationofthefinstabilizersystem，includingwavesimulation，simulinkblockdiagramofPIDcontrolandthesi

8、mulationanalysisoftheresul