零航速下減搖鰭的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與能量?jī)?yōu)化研究.pdf

1、船舶在水面上航行,受到海風(fēng)、波浪等隨機(jī)干擾后,會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的非線性運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)對(duì)船舶的正常行駛和功能實(shí)現(xiàn)有很大影響,尤其是船舶的橫搖。不僅僅是中高航速狀態(tài)下的船舶,對(duì)于一些停泊在碼頭或海面上的科考船來(lái)說(shuō),此時(shí)的橫搖更是不可忽視的。
　　 傳統(tǒng)減搖鰭產(chǎn)生升力主要是利用船舶主機(jī)的能量將鰭轉(zhuǎn)到某一固定角度,由水流的作用產(chǎn)生升力對(duì)抗海浪的干擾力,但船舶處于零航速時(shí),沒(méi)有來(lái)流速度,零航速減搖鰭主要是由鰭繞鰭軸在水平面內(nèi)主動(dòng)拍動(dòng)來(lái)產(chǎn)生升力的

2、,這種拍動(dòng)所需的動(dòng)力完全由伺服系統(tǒng)提供,對(duì)于能量有限的船舶來(lái)講,這種能量消耗給船舶帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。目前大多數(shù)關(guān)于零航速減搖鰭的文獻(xiàn)都是以升力建模為主的,對(duì)于減搖鰭消耗的能量問(wèn)題幾乎無(wú)人涉及,本文的工作主要是針對(duì)零航速減搖鰭的能量?jī)?yōu)化問(wèn)題展開(kāi)討論并進(jìn)行分析。
　　 首先,介紹了課題的來(lái)源,減搖鰭及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況,又詳細(xì)闡述了傳統(tǒng)減搖鰭和零航速減搖鰭的減搖原理。在此基礎(chǔ)上逐步展開(kāi)零航速減搖鰭的能量?jī)?yōu)化分析。減搖鰭的能量?jī)?yōu)化不僅

3、僅與控制系統(tǒng)有關(guān),更與鰭形本身有關(guān)。課題通過(guò)對(duì)減搖鰭在中高航速下航行狀態(tài)的分析,并保證在中高航速下有效減搖的同時(shí),對(duì)零航速減搖鰭的鰭形選擇進(jìn)行了深入分析和研究。
　　 其次,零航速減搖鰭的能量消耗也與控制系統(tǒng)有關(guān)。本文選用遺傳算法對(duì)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化參數(shù)后的控制器使減搖鰭的工作效率有明顯提升,間接地為系統(tǒng)節(jié)省了能量。
　　 最后,為船舶設(shè)定了0.5°裕度,這樣既可以滿足減搖要求,對(duì)船上人員的舒適性不產(chǎn)生影響