主動式減搖水艙抑制參數(shù)橫搖的控制方法研究.pdf

1、參數(shù)橫搖是阻尼較小的船在縱浪或接近縱浪的海域中，遭遇一定頻率的海浪時，伴隨著顯著的縱搖、垂蕩運動在短時間內(nèi)產(chǎn)生很大橫搖角的現(xiàn)象。參數(shù)橫搖是船舶非線性運動的一種表現(xiàn)形式，影響船舶的運營效率，嚴(yán)重威脅著船舶及客貨的海上安全。參數(shù)橫搖的研究始于上世紀(jì)三十年代，近年來實海域中的船舶參數(shù)橫搖問題已成為熱點。
　　主動式減搖水艙與被動式減搖水艙不同，它在被動式減搖水艙的連通道上安裝一個水泵或其他主動力方式，利用傳感器得到的船舶搖擺信號控制閥門

2、，使艙內(nèi)的水向著減少橫搖的方向移動，以產(chǎn)生所需的穩(wěn)定力矩。主動式減搖水艙結(jié)構(gòu)簡單、易于控制，且減搖效果較好，可用來抑制船舶參數(shù)橫搖。本論文將設(shè)計兩種主動式減搖水艙控制器，并仿真比較被動式和主動式減搖水艙對船舶參數(shù)橫搖的影響。
　　首先，本文對國內(nèi)外減搖水艙和船舶參數(shù)橫搖的研究成果進行梳理，分析主動式減搖水艙的工作原理和參數(shù)橫搖的發(fā)生原因。建立研究中所需的數(shù)學(xué)模型：海浪數(shù)學(xué)模型、船舶參數(shù)橫搖運動模型、船舶-減搖水艙系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模

3、型，在建模時考慮縱搖和垂蕩運動對參數(shù)橫搖的耦合作用，給出系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的求解方法，并針對實際仿真和控制設(shè)計對模型進行簡化。
　　其次，分析船舶處于靜水、波峰和波谷中的穩(wěn)性變化，并研究穩(wěn)性變化對船舶參數(shù)橫搖的影響。在規(guī)則海浪中，仿真分析不同航速、波高、橫搖阻尼以及不同的橫搖固有頻率與遭遇頻率比的情況下，其對船舶參數(shù)橫搖的影響。并在不規(guī)則海浪中，對參數(shù)橫搖進行仿真研究。
　　最后，仿真分析被動式減搖水艙對船舶參數(shù)橫搖運動的抑制作用