穿浪雙體船運動仿真與姿態(tài)控制研究.pdf

1、穿浪雙體船具有優(yōu)良的耐波性、回轉(zhuǎn)性、操縱性等航海性能,這使其被廣泛用作軍用及客貨渡船的基礎船型。然而,在不斷的使用過程中,發(fā)現(xiàn)穿浪雙體船在海上高速航行時的垂蕩及縱搖運動會對船舶性能造成不利的影響,由這些運動引起的船舶垂向加速度不僅會導致乘客或工作人員暈船,還會造成短時的設備失效,對船舶的安全性構成極大的威脅。利用姿態(tài)控制技術可有效的抑制穿浪雙體船的縱向運動,保障其安全性、穩(wěn)定性和舒適性。我國在穿浪雙體船的船型設計、水動力試驗等方面的研究

2、已經(jīng)相當成熟,但是在姿態(tài)控制方面的研究卻相對較少。因此,研究穿浪雙體船縱向運動穩(wěn)定裝置及其姿態(tài)控制方法具有重大意義,這不僅可以彌補我國在穿浪雙體船姿態(tài)控制研究方面的不足,還有助于未來對多體船姿態(tài)控制技術的研究。論文主要做了以下工作:
　　首先,建立穿浪雙體船縱搖和垂蕩運動數(shù)學模型,在此基礎上,運用2.5D理論求解運動方程中的水動力系數(shù),以規(guī)則波海浪作為使穿浪雙體船產(chǎn)生搖蕩運動的外界干擾,以帯襟翼的T型水翼作為穿浪雙體船的縱向運動穩(wěn)

3、定裝置,進而建立起帶T型水翼的穿浪雙體船縱向運動數(shù)學模型。
　　其次,應用FLUENT軟件對帯襟翼的T型水翼進行水動力分析。從固定的外界條件著手研究,對T型水翼在變攻角情況下的升力和阻力進行分析,從改變外界條件著手主要是改變來流速度,對具有固定攻角的T型水翼的靜態(tài)水動力特性進行分析,進而確定T型水翼的升力數(shù)學模型。
　　最后,以船長為90m的穿浪雙體船為例,分別利用LQR和狀態(tài)反饋H∞控制算法為T型水翼設計姿態(tài)控制器。利用M