原文传递
基于半潜船的6自由度船舶运动仿真研究
| 论文题名： | 基于半潜船的6自由度船舶运动仿真研究 |
| 关键词： | 船舶运动;数学模型;6自由度;智能控制;动力定位;仿真分析 |
| 摘要： | 随着现代社会科技的发展，人们对于航海模拟器中船舶的真实感的要求也会越来越高，为此对船舶运动的数学模型的精度的要求也越来越高。为了全面、准确的将船舶的姿态展现出来，6自由度船舶运动数学模型将会处在一个非常重要的地位。同时动力定位型船舶在定位的精度和机动等性能也在不断的提高，特别是半潜船舶在深海作业时。面对各种不同的工况条件时，一个好的航行控制器和动力定位系统的控制器将起着至关重要的作用。 本文就是在前人研究的基础上，以“泰安口”号半潜船为仿真母型船，力争建立一个基于半潜船的6自由船舶运动响应型数学模型，同时从控制的角度建立一个适合不同工况条件下的航向控制器以及在控制模型基础上的动力定位系统自适应控制器。总结起来，本文从以下几方面展开研究： 1、本文采用分离建模的思想，通过对船舶运动以及受力进行分析，建立了一个对半潜船在外力风、浪、流作用下的船舶运动数学模型进行了6自由方向上的建模。并对船舶进行受力分析，建立了6自由度裸体船体水动力及力矩、6自由度流体动力及力矩和6自由度外力干扰力及力矩等计算模型和吊舱螺旋桨推进器的推力以及推力矩的计算模型。最后通过计算机进行仿真，利用数值分析方法四阶Runge-Kutta算法计算出船舶6自由度运动状态，通过试验分析、通过与相关的6自由度文献进行对比，本文所设计的6自由度数学模型基本满足要求。 2、本文同时对船舶现代控制理论进行研究，分别找出适合普通工况和高海况等不同工况条件的控制策略，通过分析，本文主要采用遗传算法和混合智能控制算法分别与船舶PID控制算法相结合的智能控制，通过这样的设计，可利用各算法之间的利弊，扬长避短，以使其更好的适应各工况条件下的船舶控制需要。 3、本文根据半潜船在深海作业的特点，设计出船舶在普通工况和高海况条件下的航向控制器，那就是基于遗传算法-PD控制的普通工况下和基于混合智能-PID控制的高海况下的航向控制器，通过试验分析，本文所设计的航向控制器对于各种工况条件下还是基本满足控制要求。 4、根据船舶动力定位的特点，利用混合智能控制策略设计出来基于混合智能控制的自适应动力定位控制器，通过对所设计的动力定位控制器进行试验和分析，结果表明其在响应时间和上升时间都基本上是在可控制的范围之内，具有一定的抗外界环境的干扰能力，有较好的鲁棒性，超调率也是比较低的，控制品质也是比较好的。 |
| 作者： | 饶建梁 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 商蕾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
