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零航速下襟翼鳍升力建模与控制研究
| 论文题名： | 零航速下襟翼鳍升力建模与控制研究 |
| 关键词： | 零航速;力建模;模糊自适应;减摇鳍;力模型;升力;运动方式;减摇效果;控制器;翼型;轴转动;理想;拱度;船舶减摇装置;研究对象;受力情况;控制系统;保角变换;主动式;教研室 |
| 摘要： | 减摇鳍是目前应用最广泛、最有效的主动式船舶减摇装置，其减摇效果可达90％以上。但当船处于系泊状态时，传统减摇鳍并不起作用。为此国内外对零航速减摇鳍开始了研究。国外已有成品安装于船上。国内哈尔滨工程大学自动化学院404教研室提出了零航速减摇鳍的概念，并研究了单翼和Weis-Fogh两种机构的零航速减摇鳍。为了产生更大的升力，王龙金博士在此基础上提出了带拱度翼型的变形鳍。但这种翼型对材料的要求很高，现在还不能满足，为此提出用带襟翼的减摇鳍来满足拱度的要求。 本文所做的主要工作就是确定该翼型的运动方式及升力模型。根据零航速的特点，确定了襟翼鳍的运动方式：零航速下襟翼鳍的副鳍首先转过一定的角度，即改变鳍的拱度，然后整个鳍绕着鳍轴转动，以此通过鳍的拍动来产生升力。 确定了鳍的运动方式后，接着建立零航速下襟翼鳍的升力模型。由于零航速襟翼鳍的受力情况比较复杂，将其分为理想情况下和漩涡情况下进行讨论。在理想情况下，通过一系列保角变换将鳍绕鳍轴转动转换为两个圆的平动和绕圆心的转动，再通过叠加求得两个圆的流场复势。通过伯拉休斯定理最终求得零航速下襟翼鳍在理想情况下的升力模型。在漩涡情况下，将其中线剖面作为研究对象，得到零航速襟翼鳍在漩涡情况下的升力模型。通过相加得到零航速襟翼鳍的升力模型。 随后对零航速下襟翼鳍的控制器部分进行了设计，采用模糊自适应PID控制器对其翼型进行控制。通过MATLAB软件中的SINMULINK搭建了模糊自适应PBD控制器。 最后利用SINMULINK搭建了船的减摇控制系统。针对不同的海情进行了仿真，得到未减摇、用传统PID和模糊自适应PD的横摇角。从图中可以明显看出该襟翼鳍在零航速下的减摇效果较好，同时也可以得到模糊自适应PID的减摇效果比传统PID好。 |
| 作者： | 黄丹 |
| 专业： | 模式识别与智能系统 |
| 导师： | 金鸿章 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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