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原文传递船舶二自由度运动仿真平台研究

论文题名：	船舶二自由度运动仿真平台研究
关键词：	船舶海上航行;二自由度;船舶运动控制;船舶仿真平台;PID控制
摘要：	船舶在海上航行中，由于受到风、流、浪的影响，会发生摇荡运动。船舶的摇荡影响船舶动力装置推进性能，增加船舶航行风险，削弱舰船武器的精确性等，因此船舶的摇荡运动成为目前船舶运动控制研究的重点内容，尤其是横摇和纵摇，在军用和民用方面都有着深远意义。若采用海上实船试验方式来对船舶摇荡运动进行研究，成本高，周期长。因此，本论文以学校“船舶综合液压推进试验系统”项目为应用背景，设计了船舶横摇和纵摇二自由度运动仿真平台，为船舶在风浪中动力装置推进和船用设备性能影响以及船舶运动控制研究打下基础。　　设计本平台的功能是能模拟船舶在一定海况下的横摇和纵摇运动，以及不同幅值和周期下的正弦波运动。本文首先对海浪基本理论进行介绍，研究海浪谱密度和Longuest-Higgins海浪波幅模型，以长峰波随机海浪波倾角为桥梁，对船舶摇荡受力分析，建立Conolly（康诺利）船舶横纵摇运动模型。　　文中第三章概括地对船舶运动仿真平台进行了设计分析，包括:平台机械结构分析，液压传动系统原理分析，液压系统主要元件选型分析等。平台控制系统是基于PLC的闭环PID控制，因此，需要对系统PID控制设计、PLC选型及硬件设计以及控制系统的电路设计进行分析。　　为实现平台的横摇和纵摇运动，PLC控制系统程序设计显得尤为重要。首先对平台PLC控制系统进行硬件组态，然后根据平台要实现的功能采用模块化编程，最后对平台主要控制逻辑块的设计和内容进行详细的分析。　　最后，在设计开发出的船舶二自由度运动仿真平台上进行实验研究工作，主要从简单正弦运动和实际海况下运动实验两个方面着手，对系统PID控制下的平台实际运动曲线和设定运动曲线进行对比分析。结果表明，设计开发的船舶二自由度仿真平台性能能够达到当初设计要求，具有一定实际意义。
作者：	余泛泳
专业：	船舶与海洋工程
导师：	陈海泉;侯训波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文