船舶三自由度仿真平臺設計與預報方法研究.pdf

1、船舶運動研究中，若采用海上實船試驗方式需花費大量人力、物力和時間。為減少海上試驗次數、降低實驗成本，縮短開發(fā)周期，有必要設計仿真平臺，模擬船舶海上運動。本論文以“十五”國防預研項目“船舶減搖控制研究”為應用背景，開發(fā)研制了船舶橫搖、縱搖、升沉三自由度半物理仿真平臺，并在此基礎上進行了船舶姿態(tài)預報算法的研究。具體內容如下：本文首先完成了船舶三自由度半物理仿真平臺的硬件設計。根據某型號實船運動過程的特點設計了平臺的機械結構，并以此為依據完成

2、了平臺的控制驅動及數據采集的硬件設計。仿真平臺采用工作在位置控制模式下的伺服電機驅動。PC機控制卡將指令信號與當前平臺姿態(tài)作差，產生的電機進動指令以脈沖信號的形式發(fā)送給電機驅動單元，完成電機的位置控制。 為獲得平臺姿態(tài)的指令信號，論文進行了船舶橫搖、縱搖、升沉三自由度運動仿真。首先根據某海情下實船水動力試驗數據，建立基于切片理論的船舶姿態(tài)運動數學模型模型。對于船舶受到的擾動，采用海浪譜分析的方法對姿態(tài)模型擴展。利用Matlab對

3、擴展后的模型進行數值仿真。 論文結合仿真試驗臺的具體功能和硬件結構，基于LabVIEW設計了平臺的控制軟件。系統軟件設計包括：平臺校正程序設計、平臺初始化程序設計、運動控制程序設計、數據生成程序設計。 在船舶運動半物理仿真平臺的基礎上，論文進一步對船舶運動船舶姿態(tài)預報算法進行研究。在分析艦船運動特性的基礎上對艦船運動進行了自適應AR建模，介紹了自適應AR模型預報的基本原理，并在分析RLS遞推算法的基礎上給出了一種改進的R