详情

原文传递高速三体船减纵摇方法研究

论文题名：	高速三体船减纵摇方法研究
关键词：	高速三体船;纵向减摇附体;T型翼;压浪板;滑模控制
摘要：	目前高速三体船由于其优异的快速性、稳定性和甲板面积大而仍是现在研究的热点。高速三体船之所以有如此优异的性能是因为其特殊的细长体结构，但是也正是因为这种细长体结构，使得船体在高速航行时会产生剧烈的纵向摇动，从而制约了三体船的广泛应用。因此，如何减小三体船的纵向摇动、使得高速船纵向运动更加稳定，成为了现在三体船研究的主要领域。本文使用T型翼和压浪板作为机械减摇装置，并分别讨论了自主式减摇装置和采用控制方法时得到的纵向减摇效果。　　实验首先使用CAD建立三体船、T型翼和压浪板的三维立体模型，得到不同尺寸的实验仿真模型。对于两种纵向减摇附体的尺寸和安装位置的设计实验，使用CFD软件中的ANSYS16.0工作平台和FLUENT进行网格划分和升、阻力和升、阻力系数求解，使用参数化管理方法分析不同参数的减摇附体，最终选择减摇效果最佳的T型翼和压浪板。为了讨论安装减摇附体前后、以及安装不同尺寸的附体对于三体船纵向摇动的不同效果，使用ANSYS AQWA对于三体船进行水动力特性的分析，得到在规则海浪以及不规则海浪作用下不同情况高速三体船的水动力系数。对于规则海浪直接引入正弦输入，在固定的遭遇频率范围内使用AQWA分析得到不同船速下的水动力系数即可；而不规则海浪就需要首先运用随机海浪理论建立随机海浪数学模型，然后输入到MATLAB建立的控制仿真系统中，进行分析之后得到进行减小纵摇以后的垂荡和纵摇值，从而证明纵向减摇装置的减摇效果。　　除了设计减摇附体外，在确定了适合实验三体船的最佳减摇附体尺寸和安装位置后，为了实验中能够得到更好的减摇效果，本文采用基于趋近律法的滑模控制器方法以及模糊控制法两种方法，对于T型翼和压浪板的迎流角度进行实时地控制，从而对三体船的纵向运动进行控制，滑模控制方法的鲁棒性很好，而模糊控制系统的构造容易，设计不困难，容易应用，抗干扰能力强，响应速度很快，且无需分析系统机理用来创立实验中被控对象精准模型。仿真结果证明了所选两种控制方法都能很好地改善三体船的纵向摇动，且滑模变结构法的控制减摇效果要比模糊控制更好。
作者：	张欣
专业：	控制工程
导师：	原新;李来春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文