基于優(yōu)化算法的船舶縱向運動系統(tǒng)解耦研究.pdf

1、艦船在海上航行時，受海浪的擾動將產生六個自由度的搖蕩運動：縱蕩、橫蕩、垂蕩、縱搖、橫搖、艏搖。由于實際海浪情況復雜多變，引起的船舶運動也是非常復雜的，各個自由度運動相互耦合構成一個復雜線性運動系統(tǒng)。
　　 由于船舶左右對稱，六個自由度的搖蕩運動方程可以分解為兩組耦合方程，即：(1)縱向運動——升沉(垂蕩)，縱搖和縱蕩(進退)；(2)橫向運動——橫蕩，橫搖和艏搖。
　　 本文主要研究的是上面兩組耦合方程中的第一組，縱向運動

2、。
　　 船舶縱向運動姿態(tài)對于艦船的穩(wěn)定性與艦載機著艦有著重要的影響，因此深入對艦船的縱向運動進行研究有極高的應用價值。因此，將復雜的多變量艦船縱向運動系統(tǒng)解耦為互不相關聯的子系統(tǒng)再進行研究，對于研究艦船的縱向運動的規(guī)律與預測艦船的縱向運動有理論研究價值和廣泛的實踐意義。
　　 由于船舶各種縱向運動互相耦合形成一個非常復雜的線性運動系統(tǒng)，而對其精確解耦需要求解一個含有8n2個未知數的非線性方程組，而這樣的工作是非常復雜的

3、。本文的主要工作是將船舶縱向運動的解耦轉化為一個非線性優(yōu)化問題。建立了船舶縱向運動數值解耦的目標函數及約束條件，其中約束條件保證在尋優(yōu)的過程中保持Lancaster結構，這是解耦的前提和基礎，目標函數的尋優(yōu)是對船舶縱向運動系統(tǒng)解耦的過程。本文所建立的目標函數和約束條件很好的解決了在保證解耦有效的前提下盡量達到更好的解耦效果，并且通過數值試驗驗證了此方法對船舶縱向運動的數值解耦是有效的。本文所提出的數值解耦的方法很大程度上提高了船舶縱向運