基于减摇附体的高速多体船减纵摇控制规律的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于减摇附体的高速多体船减纵摇控制规律的研究硕士研究生：刘娜指导教师：朱齐丹教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：刘志林副教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于减摇附体的高速多体船减纵摇控制规律的研究硕士研究生：刘娜指导教师：朱齐丹教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearch

2、ontheVerticalMotions’ControlSystemofaFastMulti-bodyShipBasedonLongitudeDampingDevicesCandidate:LiuNaSupervisor:Prof.ZhuQidanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity

3、哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程

4、大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于减摇附体的高速多体船减纵摇控制规律的研究摘要在最近几年时间里，由于世界各国造船技术的持续发展，出现了许多优良性能的新型船舶。在众多的新型船舶中，多体船较单体船而言，拥有更好的浮性、稳定性、耐波

5、性、机动性和隐身性，此外还有装载量大，抗冲击能力强等优点，因此在民用以及军用领域具有广阔的应用前景。但是多体船在快速航行过程中，船体存在的大幅度纵向运动，这会导致船舶的舒适性与安全性降低，严重情况下会破坏船上的一些设施，减小船舶发动机的运行效率。世界各国中很多科研人员在减小高速航行的船舶纵向运动幅值这一课题上做了大量的研究，目前来说，为船体安装减摇附体使用频率最高。本文采用T型翼和压浪板作为多体船的减摇附体，分析了多体船在高速航行过程中的纵向运动情况。首先对多体船的纵摇与升沉运动的数学模型进行了介绍与分析，应用ANSYS计算高速多体船的水动力系数，对多体船进行模型辨识。分析T型翼和压浪板的减

6、摇原理，分别建立海浪、多体船、T型翼和压浪板的数学模型，应用MATLABSIMULINK建立多体船的纵向运动仿真系统。接下来分析高速多体船的开环纵向运动特性，从海浪和减摇附体两方面研究对船舶纵向运动的影响。分别应用PD算法和模糊控制作为系统的控制方法，设计高速多体船闭环控制系统。对高速多体船的升沉和纵摇情况进行仿真，并比较两种控制方式的控制效果。对减升沉和减纵摇控制系统进行仿真，根据仿真曲线得出系统存在耦合性。为了能够同时限制升沉和纵摇运动，需要对系统进行解耦控制，让每一个输入仅对相应的输出进行控制。最后在不同海况下仿真得到T型翼和压浪板的结构布局。本文研究的多体船减纵摇规律，可以为后续深入

7、研究多体船减摇问题作基础。设计和改善多体船减纵摇系统，可以降低船体的纵向运动幅值，从而能够增强高速多体船的运动性能。关键词：高速多体船减纵摇；模型辨识；T型翼；压浪板；解耦控制I哈尔滨工程大学硕士学位论文II基于减摇附体的高速多体船减纵摇控制规律的研究ABSTRACTInrecentyears,withthedevelopmentofthetechnologyofship-manufacturingtechn