舵角和航速影響下的船舶操縱運(yùn)動(dòng)建模與仿真.pdf

1、近年來對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的研究主要從兩方面入手，一是從基本運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，求出運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行建模；二是運(yùn)用控制理論，將船舶作為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文正是從這兩個(gè)角度出發(fā)，考慮到操舵過程中舵角變化和航速變化對(duì)船舶操縱性能的影響，以大連海事大學(xué)實(shí)習(xí)船“育龍”輪為例分別建立其Nomoto模型和改進(jìn)后的Nomoto模型，并通過回轉(zhuǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性。國內(nèi)很多人在對(duì)MMG模型的使用上存在誤區(qū)，本文通過對(duì)其建模機(jī)理的學(xué)習(xí)，以校船為例建立其MM

2、G模型。另外本文對(duì)于不同的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的建模方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并期望通過對(duì)現(xiàn)存一些問題的分析，對(duì)模型的建立提出幾點(diǎn)改進(jìn)的意見。
　　 通過對(duì)傳統(tǒng)Nomoto模型的研究發(fā)現(xiàn)其建模過程中并沒有考慮到操舵對(duì)船體流體動(dòng)力的干擾，本文根據(jù)Clarke的相關(guān)研究并結(jié)合實(shí)船數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)線性流體動(dòng)力導(dǎo)數(shù)加以修正。然后利用Simulink對(duì)模型進(jìn)行旋回仿真，結(jié)果發(fā)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)與實(shí)船適航數(shù)據(jù)基本吻合，驗(yàn)證了所建立的船舶運(yùn)動(dòng)模型的有效性。

3、　　 在對(duì)船體和螺旋槳的建模過程中遵循MMG模型的建模方法，但在對(duì)舵機(jī)的建模過程中本文采用了流場模擬計(jì)算方法，與以前有所區(qū)別。首先通過三維建模軟件Solidworks分別建立裸船體、螺旋槳和舵葉的物理模型，然后采用商用軟件Fluent對(duì)處于船舶尾部復(fù)雜流場中的舵葉進(jìn)行流體計(jì)算分析，繞過常規(guī)建模過程中大量的簡化計(jì)算，從而提高計(jì)算結(jié)果的精度。
　　 在對(duì)模型進(jìn)行旋回仿真的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，在對(duì)轉(zhuǎn)首角速度的處理中，很多文獻(xiàn)都是