船舶4自由度響應型數(shù)學模型的研究.pdf

1、船舶在航行時經常會遭遇到惡劣天氣及大風浪，產生劇烈橫搖。劇烈的橫搖不僅降低了船舶的抗風能力，影響船載設備的正常工作，還會造成貨物損害或船舶損害甚至引發(fā)海難。因此，研究考慮船舶橫搖的數(shù)學模型就顯得尤為重要。目前，國際上發(fā)展較為完善、應用較為廣泛的船舶水動力數(shù)學模型大致可分為Abkowitz提出的非線性數(shù)學模型和日本的MMG模型(分離型數(shù)學模型)兩類。由于建立Abkowitz提出的非線性數(shù)學模型必須獲得數(shù)十個水動力導數(shù)，計算非常復雜；而要建

2、立日本學者較為推崇的MMG模型則必須通過大量經驗公式或圖表才能獲得各種力和力矩，過程也較為復雜，所以建立相對簡單的考慮船舶橫搖的船舶4自由度響應型數(shù)學模型是非常必要的。
　　 本文在研究的過程中，創(chuàng)新性地把數(shù)據(jù)復合濾波技術引入到了船舶回轉試驗橫搖角測試數(shù)據(jù)的處理過程中；采用類比建模的方法建立了船舶橫搖響應型數(shù)學模型，并首次提出了船舶橫搖指數(shù)K1、T1的概念；然后，對橫搖指數(shù)K1、T1進行了多元回歸分析，得到了兩個最優(yōu)回歸公式；最

3、后，聯(lián)立Nomoto模型和船舶橫搖數(shù)學模型即得到船舶4自由度響應型數(shù)學模型。
　　 本文首先通過編寫復合濾波的Matlab程序，對船舶橫搖角實測數(shù)據(jù)進行了處理，效果較為理想；然后利用統(tǒng)計分析軟件SPSS17.0對船舶橫搖指數(shù)K1、T1進行了回歸分析，通過觀察回歸方程的復相關系數(shù)R值及顯著性概率值P值可以發(fā)現(xiàn)，回歸方程的數(shù)據(jù)擬合程度較好，精度經驗證也符合要求，具有一定的實用價值。
　　 本文最終建立的船舶4自由度響應型數(shù)學