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原文传递一种船舶的双桨推进性能辨识方法

专利名称：	一种船舶的双桨推进性能辨识方法
摘要：	本发明公开了一种船舶的双桨推进性能辨识方法，建立螺旋桨输出性能函数关系，得到双桨推进性能输出关系，建立转速与转向速度的拟合函数关系r＝k·n，其中k为拟合系数，直观反映螺旋桨的输出性能，利用双桨性能测试的拟合函数表达式中的拟合系数k表达双桨推进性能输出关系。本发明的有益效果是：本发明提出一种船舶的双桨推进性能辨识方法，准确、有效地反映螺旋桨的输出性能，得到双桨的推进性能关系，为航行控制提供可靠的参数依据，优化船舶的航行性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	徐鹏飞;沈雅琳;骆佳成;丁延旭;孟昊;程晨
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910379029.8
公开号：	CN110077525A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	董建林;杨静
分类号：	B63B9/08(2006.01);B;B63;B63B;B63B9
申请人地址：	210098 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
主权项：	1.一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：建立螺旋桨输出性能函数关系，得到双桨推进性能输出关系，具体为：首先，根据船舶转艏向的操纵性方程其中A、B、C、D、E、F皆为船舶的水动力参数，为水动力常数，A为转向惯性系数，B为转向阻力系数，C为转向与前进的耦合阻力系数，D为转向与侧移的耦合阻力系数，E为前进与侧移耦合的转向系数，F为侧移的耦合转向系数，为转向加速度，r为转向速度，u、v为船舶轴向与横向速度，MT为转向力矩，得到转向力矩与转向速度的平方成一定比例；其次，由于转向力矩与转速理论上的函数关系为Q＝ρ·D5·n2·KQ、T＝ρ·D4·n2·KT，其中Q为转向力矩，T为推力，ρ为螺旋桨材料密度，D为螺旋桨盘面半径，n为转速，KQ、KT分别为转矩系数和推力系数，因此推测转向速度与转速成正比关系；再次，建立转速与转向速度的拟合函数关系r＝k·n，其中k为拟合系数，反映螺旋桨的输出性能，利用双桨性能测试的拟合函数表达式中的拟合系数k表达双桨推进性能输出关系。 2.根据权利要求1所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一：保持右螺旋桨静止，若干次调整左螺旋桨转速，通过主控电脑程序得到每次转速对应的船舶转向速度；步骤二：保持左螺旋桨静止，若干次调整右螺旋桨转速，通过主控电脑程序得到每次转速对应的船舶转向速度；步骤三：若干次同时调整左右螺旋桨至相同转速，通过主控电脑程序得到每次转速对应的船舶转向速度；步骤四：对所述步骤一至步骤三中得到的船舶转向速度数据进行滤波处理；步骤五：将不同状态下的各组螺旋桨转速及所述步骤四中进行滤波处理后的对应的船舶转向速度进行线性关系拟合，并得到拟合优度作为下一步骤判断依据，所述不同状态包括左推正车、左推倒车、右推倒车、右推正车、左正右倒、左倒右正这6个状态；步骤六：若满足\|1-R2\|≤ε，则将拟合的线性函数的系数k视为该状态下该螺旋桨的性能输出系数K；R2为拟合优度，ε为精度参数；步骤七：若不满足\|1-R2\|≤ε，则进行判断原因；若由误差点引起则将其剔除后，返回步骤五；若整体数据分散，则返回前三个步骤中对应的试验阶段；步骤八：将左右螺旋桨的单桨试验结果K左正、K左倒、K右正、K右倒分别与左右螺旋桨在双桨试验下的结果K左正右倒、K左倒右正、K左倒右正、K左正右倒进行平均得到双桨正车与倒车状态下的最终推进性能系数；其中，K左正为在仅左推转动，且左推为正车情况下得到的左桨的性能输出系数；K左倒为在仅左推转动，且左推为倒车情况下得到的左桨的性能输出系数；K右正为在仅右推转动，且右推为正车情况下得到的右桨的性能输出系数；K右倒为在仅右推转动，且右推为倒车情况下得到的右桨的性能输出系数；K左正右倒为在左右推都转动，且左推为正车右推为倒车情况下得到的性能输出系数；K左倒右正为在左右推都转动，且左推为倒车右推为正车情况下得到的性能输出系数；步骤九：由双桨在正车与倒车状态下的最终推进性能系数得到单桨正车、倒车以及双桨之间的推进性能输出关系。 3.根据权利要求2所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：所述步骤一至三中得到的船舶转向速度是通过船舶上搭载的传感器GPS或罗盘得到的。 4.根据权利要求3所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：所述传感器为GPS传感器或罗盘。 5.根据权利要求2所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：所述步骤四中的滤波处理采用滑动平均滤波方法。 6.根据权利要求2所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：所述步骤五中线性关系拟合采用最小二乘法原则。 7.根据权利要求2所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：能够根据对辨识精度的要求调整所述精度参数ε值。 8.根据权利要求7所述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，其特征在于：所述精度参数ε取值0.01。
所属类别：	发明专利