大型船舶直航運(yùn)動(dòng)視景仿真及姿態(tài)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、航行在海洋中的船舶由于受到海浪作用會(huì)產(chǎn)生搖蕩運(yùn)動(dòng)。對(duì)于帶有艦載機(jī)的大型船舶，船舶的搖蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)威脅艦載機(jī)起降的安全。所以在設(shè)計(jì)此類艦船時(shí)，船舶的耐波性是設(shè)計(jì)者應(yīng)著重考慮的問(wèn)題。仿真船舶在海浪中直航時(shí)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)可以幫助設(shè)計(jì)人員評(píng)估其所設(shè)計(jì)船舶的耐波性。同時(shí)，對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行短期預(yù)報(bào)不僅能夠使船員對(duì)船舶搖蕩帶來(lái)的負(fù)面影響做出及時(shí)應(yīng)對(duì)，降低安全事故的發(fā)生幾率；還有助于研究人員研究船舶減搖設(shè)備的主動(dòng)式控制策略。因此本文對(duì)大型船舶直航運(yùn)動(dòng)仿真及運(yùn)

2、動(dòng)姿態(tài)預(yù)報(bào)展開(kāi)研究。
　　 首先，給出船舶運(yùn)動(dòng)方程及海浪干擾力方程?；诟等甑?克雷洛夫假設(shè)，對(duì)規(guī)則波作用于船舶的擾動(dòng)力及力矩進(jìn)行建模，根據(jù)疊加原理將之推廣，建立長(zhǎng)峰波海浪作用于船舶的擾動(dòng)力及力矩模型。運(yùn)用切片理論計(jì)算船舶運(yùn)動(dòng)方程中的水動(dòng)力參數(shù)及海浪干擾力方程的波浪干擾力系數(shù)，從而建立適于仿真大型船舶直航運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的數(shù)學(xué)模型。利用此模型仿真某大型船舶在海浪中的直航運(yùn)動(dòng)，針對(duì)仿真結(jié)果做出分析，總結(jié)出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
　　 然后，

3、建立了船舶直航運(yùn)動(dòng)姿態(tài)視景仿真系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)各部分功能的不同，將系統(tǒng)劃分為四個(gè)功能子塊，即船舶三維模型、數(shù)值仿真模塊、船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)虛擬顯示模塊及人機(jī)交互模塊。利用視景仿真專業(yè)建模軟件MultiGen Creator繪制船舶三維模型；使用C++語(yǔ)言編寫數(shù)值仿真模塊代碼實(shí)現(xiàn)解船舶運(yùn)動(dòng)方程的功能，完成數(shù)值仿真模塊的程序設(shè)計(jì)；利用Vega軟件搭建虛擬海洋場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)三維實(shí)時(shí)顯示功能；編寫代碼，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面。設(shè)計(jì)模塊間的通信策

4、略及軟件系統(tǒng)的程序流程控制方案，在VC++6.0環(huán)境下，編程實(shí)現(xiàn)對(duì)視景仿真系統(tǒng)的搭建。利用視景仿真系統(tǒng)仿真船舶直航運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，仿真結(jié)果表明本系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性與友好的人機(jī)交互性，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地給出船舶直航運(yùn)動(dòng)的數(shù)值仿真結(jié)果，并在三維虛擬環(huán)境中逼真地展現(xiàn)船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
　　 最后，設(shè)計(jì)基于自回歸模型的船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)預(yù)報(bào)方法。將限定記憶遞推最小二乘法應(yīng)用于預(yù)報(bào)模型的參數(shù)估計(jì)中，有效地解決了普通遞推最小二乘法(RLS)在估計(jì)模型參數(shù)時(shí)出