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船舶三自由度仿真平台设计与预报方法研究
| 论文题名： | 船舶三自由度仿真平台设计与预报方法研究 |
| 关键词： | 三自由度;半物理仿真系统;船舶运动预报;船舶运动;平台仿真 |
| 摘要： | 船舶运动研究中，若采用海上实船试验方式需花费大量人力、物力和时间。为减少海上试验次数、降低实验成本，缩短开发周期，有必要设计仿真平台，模拟船舶海上运动。本论文以“十五”国防预研项目“船舶减摇控制研究”为应用背景，开发研制了船舶横摇、纵摇、升沉三自由度半物理仿真平台，并在此基础上进行了船舶姿态预报算法的研究。具体内容如下：本文首先完成了船舶三自由度半物理仿真平台的硬件设计。根据某型号实船运动过程的特点设计了平台的机械结构，并以此为依据完成了平台的控制驱动及数据采集的硬件设计。仿真平台采用工作在位置控制模式下的伺服电机驱动。PC机控制卡将指令信号与当前平台姿态作差，产生的电机进动指令以脉冲信号的形式发送给电机驱动单元，完成电机的位置控制。 为获得平台姿态的指令信号，论文进行了船舶横摇、纵摇、升沉三自由度运动仿真。首先根据某海情下实船水动力试验数据，建立基于切片理论的船舶姿态运动数学模型模型。对于船舶受到的扰动，采用海浪谱分析的方法对姿态模型扩展。利用Matlab对扩展后的模型进行数值仿真。 论文结合仿真试验台的具体功能和硬件结构，基于LabVIEW设计了平台的控制软件。系统软件设计包括：平台校正程序设计、平台初始化程序设计、运动控制程序设计、数据生成程序设计。 在船舶运动半物理仿真平台的基础上，论文进一步对船舶运动船舶姿态预报算法进行研究。在分析舰船运动特性的基础上对舰船运动进行了自适应AR建模，介绍了自适应AR模型预报的基本原理，并在分析RLS递推算法的基础上给出了一种改进的RLS递推算法，它既保留了RLS收敛速度快的特点，又降低了一般RLS算法的计算复杂度，得出该预报方法是一种较理想的舰船预报方法，并给出了使用该方法进行的预报仿真结果，具有满意的预报精度。 |
| 作者： | 孙宏放 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 彭秀艳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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