船舶縱橫搖和升沉運動預報方法研究.pdf

1、水面艦船在復雜海況下航行時會產(chǎn)生各種搖蕩運動,其中縱橫搖和升沉運動對船的危害和影響最大。激烈的縱橫搖和升沉會嚴重影響船員的舒適感和安全,使航速下降、主機功率變低、船的穩(wěn)定性破壞,甚至可能導致翻船,產(chǎn)生嚴重的后果。因此,對船舶搖蕩姿態(tài)有效準確的預報已成為一個重要的課題,它對于提高船舶的耐波性和適航性,對船體搖蕩提前進行補償控制具有極為重要的意義。基于上述情況本文開展了船舶縱橫搖和升沉運動預報研究。
　　 首先,基于切片理論建立了大

2、型水面船的六自由度運動微分方程,為船舶搖蕩運動仿真研究提供了精確的數(shù)學模型。由于隨機海浪是產(chǎn)生船舟自搖蕩的主要原因,建立理想的隨機海浪模型,是進行船舶搖蕩運動研究的基礎(chǔ)條件。因而根據(jù)長峰波隨機海浪理論對海浪擾動力和擾動力矩進行仿真計算。
　　 本文主要采用兩種方法對船舶縱橫搖和升沉運動進行預報。一是基于卡爾曼濾波法的預報,包括系統(tǒng)建模、成形濾波器設計、系統(tǒng)擴展等仿真研究。二是應用時間序列法預報,通過對船舶運動姿態(tài)統(tǒng)計分析,利用A

3、R(AutoRegressive Model)時間序列模型進行預報。采用遞推最小二乘方法進行AR模型參數(shù)估計,并應用經(jīng)典AIC準則對模型定階。利用上述兩種方法,針對某大型水面船進行了船舶縱橫搖及升沉運動極短期預報仿真研究并得出仿真結(jié)果。通過結(jié)果分析,驗證了上述方法準確、有效。
　　 通過理論分析和大量仿真結(jié)果證明,對于船舶縱橫搖和升沉運動預報,卡爾曼估計法和時間序列分析法都能取得較為滿意的效果。時間序列分析法計算簡單快捷,只需要