高速水翼双体船波浪中运动建模与仿真

为了开发高速船航海模拟器的需要，对高速水翼双体船垂荡和纵摇运动的数学模型进行研究．该数学模型反映了波浪对高速水翼双体船运动的影响．为验证建模的正确性，并使该模型应用于模拟器，以一艘水翼双体船HC200B-A1为例，利用Matlab的Simulink工具箱，在6组实验波浪参数的条件下，进行了在迎浪海况下垂荡和纵摇的仿真研究．仿真结果与船模水池试验数据对比表明，笔者提出的高速水翼双体船在波浪中运动的数学模型是令人满意和可靠的．     

静水中高速水翼双体船运动建模和仿真

从高速水翼双体船受力分析的角度，提出了其静水中垂荡和纵摇运动的数学模型。其中对水翼所产生的升力进行了较为详尽的分析，为了验证该数学模型，针对一水翼双体船HC200B，利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，得到了在各航行速度时的船体上浮量和纵倾角，并与实船实验数据进行对比，表明所提出的模型是合理的。     

全任务航海仿真系统的评价方法及关键技术研究

全任务航海仿真系统是一种典型的人在回路中的仿真系统,也是当今虚拟现实研究的重要应用领域.评价全任务航海仿真系统性能的优劣,主要用三个真实感:行为真实感、环境真实感和物理真实感来衡量.行为真实感由所采用的船舶运动数学模型所确定,环境真实感主要由视景系统所确定,物理真实感主要由所采用的仿真驾驶台及仪器设备所确定.详细介绍全任务航海仿真系统所涉及的关键技术;体系结构及和三个真实感衡量标准所对应的船舶运动数学模型、视景系统和仿真设备.     

时域格林函数的新实用数值计算方法

针对求解无限水深时域格林函数时大、小区域划分界限不明确,数值精度无法保证的问题,在大、小时间区域交界处,采用精细时程积分法对满足时域格林函数的四阶常微分方程进行数值计算.完成对时域格林函数节点制表后,提出基于精细积分法求解常微分方程的节点间插值的计算时域格林函数新方法.数值计算结果表明,本文提出的方法可有效提高时域格林函数的数值计算精度,为计算船舶水动力奠定了可靠的基础.     

高速水翼船垂荡与纵摇运动模拟

从受力分析的角度,建立了垂荡和纵摇的数学模型.给出了模型中各个参数的计算方法,尤其是对水翼产生的升力进行了详细地分析.为了验证模型的有效性,基于一艘高速水翼双体船HC200B,使用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究,给出了在12个航速点的上浮量和纵倾值,以及在设计航速的船体姿态.对比仿真数据和实验数据,包括高速域附近的数据,二者相符得很好,这表明了所提出的模型是合理的.     

高速水翼船操纵模拟器中运动数学模型的研究

针对开发高速船操纵模拟器的需要，提出了高速水翼船在波浪中运动的非线性数学模型。从流体力学的角度，详细分析了该运动数学模型中各个参数的计算方法，并考虑了波浪对船体运动的影响。为了验证该数学模型，以高速水翼船HC200B-A1作为实例，利用Matlab的Simulink工具箱，在6组实验波浪参数的条件下，对水翼船在首浪和尾浪中的垂荡和纵摇运动进行了仿真研究。仿真结果显示高速水翼船在尾浪中垂荡和纵摇的幅值比迎浪中的幅值要大，这是与航海实践相符合的，同时也表明所提出的数学模型是合理和可靠的，并从模型的角度对仿真结果进行了阐释。     

基于T-S模糊模型的混沌系统鲁棒控制器设计

研究具有参数不确定混沌系统基于T S(Takagi Sugeno)模糊模型的鲁棒控制器设计。首先利用IF THEN模糊规则把不确定非线性系统的状态空间分成不同的区域,构建具有参数不确定性的T S模糊模型;然后提出使得系统在平衡点渐近稳定的鲁棒模糊控制器设计。该方法通过解一组线性矩阵不等式分别设计局部控制器,通过并行分布补偿的方法设计T S模糊系统的鲁棒控制器,渐近稳定性的条件更为宽松,能够有效降低鲁棒控制器设计的保守性。最后以Lorenz混沌系统为例,研究混沌系统的鲁棒控制器设计,仿真研究结果表明所设计的鲁棒控制器对参数不确定Lorenz混沌系统具有良好的控制效果。     

智能积分型的船舶航向自动舵

针对常规PID自动舵中积分盲目、记忆了对航向控制不利的信息，导致超调增大、稳定时间延长的问题，提出了一种智能积分型PID自动舵；针对PID自动舵鲁棒性差的问题，采用了模糊控制，提出一种智能积分型模糊PID自动舵．这两种自动舵均应用智能积分控制，在船舶航向控制中的不同阶段采用不同的积分控制策略，通过特征辨识，仅保留有用信息，从而快速地消除了稳态误差．仿真试验证明这两种自动舵性能与原算法相比，性能改善，超调明显减小，稳定时间明显缩短．