U型減搖水艙的仿真與控制策略研究.pdf

1、減搖水艙作為一種全航速減搖裝置，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、減搖效率高等特點而受到廣泛應(yīng)用。其中被動式減搖水艙由于不額外消耗能量而得到廣泛的應(yīng)用，目前大量商船采用的主要是被動式減搖水艙。主動式水艙由于需要消耗大量的能量，性價比不高，因此，基本上很少應(yīng)用于船舶減搖?？煽乇粍邮绞窃诒粍邮剿摰幕A(chǔ)上提出的，通過施加較小的控制策略，促進或延緩艙內(nèi)水的流動，使水艙在多種壞境下均能取得滿意的效果。工程實際證明，多種類型船舶的舒適性和安全性可以通過

2、設(shè)置可控被動式減搖水艙來實現(xiàn)提高，同時還可以提高裝卸效率，減少成本，實現(xiàn)效率最大化。
　　本文首先分析了減搖水艙內(nèi)流體的運動規(guī)律以及艙內(nèi)液體振蕩時產(chǎn)生的作用于船體六自由度上的力和力矩，通過分析和推導(dǎo)，先后建立了船舶六自由度運動模型、船舶橫搖運動模型(線性和非線性)、艙內(nèi)液體運動模型以及“船舶-水艙”系統(tǒng)模型。下來研究了水艙的性能參數(shù)對船舶橫搖運動的影響，包括水艙的固有頻率、水艙的阻尼以及水艙在船舶上的布置位置。然后利用MATLAB

3、的Simulink模塊對以上建立的數(shù)學(xué)模型進行仿真分析，詳細研究了水艙(有/無)、海況、航速以及遭遇角對船舶減搖效果的影響。結(jié)合最佳控制理論推導(dǎo)出的最佳控制方法，對可控被動式減搖水艙氣閥的控制進行了研究；通過最佳控制方法和常規(guī)控制方法的比較表明，減搖水艙的減搖效果與水艙氣閥的控制息息相關(guān)，也就是說，想要提高減搖效果，關(guān)鍵是要提出更加準(zhǔn)確、高效率的控制方法。結(jié)合 MATLAB編制的程序進行仿真，其結(jié)果表明，最佳控制方法可使可控被動式減搖水