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可控被动式减摇水舱仿真及试验研究
| 论文题名： | 可控被动式减摇水舱仿真及试验研究 |
| 关键词： | 减摇水舱;可控被动式;气阀控制;横摇;摇摆试验台 |
| 摘要： | 本文在查阅大量国内外资料的基础上,综述了减摇水舱的国内外发展和研究现状,确定了本文的研究方向.通过对气体的做功分析,推导了气阀的控制方程,在查德惠克U型被动式减摇水舱理论的基础上,针对两侧气阀控制和单侧气阀控制两种情况分别建立了"船舶-可控被动式减摇水舱"系统的数学模型.推导了最佳控制方法的理论依据,对关闭气阀时刻和开启气阀时刻的选取进行了深入的理论研究.通过常规控制方法和最佳控制方法的比较,指出控制方法的选取是关系到可控被动式减摇水舱减摇效果的关键环节.仿真结果表明,最佳控制方法是行之有效的,它比常规控制方法具有更宽的减摇范围,两侧气阀控制比单侧气阀控制的效果好.讨论了摇摆试验台模拟中的几个主要问题,包括海浪干扰力(矩)、阻尼力(矩)的模拟及实现等;给出了摇摆试验台的重心和转动惯量的调整方法.对可控被动式减摇水舱的控制系统进行了DSP设计,并且对电磁阀的选取、气动系统的设计等方面进行了详细地阐述.最后,运用最佳控制方法,对规则波作用下的可控被动式减摇水舱进行了模型试验研究,给出了可控被动式减摇水舱模型性能试验结果.结果表明,摇摆试验台能够模拟在波浪作用下船舶横摇运动,试验确定的水舱固有周期与理论估算值基本符合.可控被动式减摇水舱在低频区能够较好地减小摇摆试验台的横摇运动幅值,比被动式减摇水舱具有更宽的减摇范围,可控被动式减摇水舱具有一定的减摇效果.通过模型试验,为实船装备可控被动式减摇水舱提供了试验依据. |
| 作者： | 张虹 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 李国斌 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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