船舶4自由度響應(yīng)型數(shù)學(xué)模型的研究.pdf

1、船舶在航行時(shí)經(jīng)常會(huì)遭遇到惡劣天氣及大風(fēng)浪，產(chǎn)生劇烈橫搖。劇烈的橫搖不僅降低了船舶的抗風(fēng)能力，影響船載設(shè)備的正常工作，還會(huì)造成貨物損害或船舶損害甚至引發(fā)海難。因此，研究考慮船舶橫搖的數(shù)學(xué)模型就顯得尤為重要。目前，國際上發(fā)展較為完善、應(yīng)用較為廣泛的船舶水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型大致可分為Abkowitz提出的非線性數(shù)學(xué)模型和日本的MMG模型(分離型數(shù)學(xué)模型)兩類。由于建立Abkowitz提出的非線性數(shù)學(xué)模型必須獲得數(shù)十個(gè)水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)，計(jì)算非常復(fù)雜；而要建

2、立日本學(xué)者較為推崇的MMG模型則必須通過大量經(jīng)驗(yàn)公式或圖表才能獲得各種力和力矩，過程也較為復(fù)雜，所以建立相對簡單的考慮船舶橫搖的船舶4自由度響應(yīng)型數(shù)學(xué)模型是非常必要的。
　　 本文在研究的過程中，創(chuàng)新性地把數(shù)據(jù)復(fù)合濾波技術(shù)引入到了船舶回轉(zhuǎn)試驗(yàn)橫搖角測試數(shù)據(jù)的處理過程中；采用類比建模的方法建立了船舶橫搖響應(yīng)型數(shù)學(xué)模型，并首次提出了船舶橫搖指數(shù)K1、T1的概念；然后，對橫搖指數(shù)K1、T1進(jìn)行了多元回歸分析，得到了兩個(gè)最優(yōu)回歸公式；最

3、后，聯(lián)立Nomoto模型和船舶橫搖數(shù)學(xué)模型即得到船舶4自由度響應(yīng)型數(shù)學(xué)模型。
　　 本文首先通過編寫復(fù)合濾波的Matlab程序，對船舶橫搖角實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，效果較為理想；然后利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS17.0對船舶橫搖指數(shù)K1、T1進(jìn)行了回歸分析，通過觀察回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R值及顯著性概率值P值可以發(fā)現(xiàn)，回歸方程的數(shù)據(jù)擬合程度較好，精度經(jīng)驗(yàn)證也符合要求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
　　 本文最終建立的船舶4自由度響應(yīng)型數(shù)學(xué)