大型被拖船操縱運動建模與運動特性仿真研究.pdf

1、在全球經(jīng)濟一體化進程不斷加快以及海洋資源開發(fā)飛速發(fā)展的情況下,海上拖航業(yè)務(wù)也隨之日益繁忙。隨著遠洋船舶的大型化,在進出港口、靠離碼頭、狹水道航行等情況時,對大型船舶進行操縱變得越來越困難,拖航業(yè)務(wù)的事故風險越來越大,拖航事故的頻率越來越高。在這一背景下,大型被拖船組合拖曳的拖航研究及仿真,已成為拖航學科研究的重點,并受到有關(guān)方面的關(guān)注與重視,對保證拖航作業(yè)的安全、減少人員財產(chǎn)損失以及防止海洋污染,有著極其重大的工程應(yīng)用價值。
　　

2、本文針對大型被拖船的拖航系統(tǒng)的建模難點,以MMG分離式操縱性數(shù)學模型為基礎(chǔ),給出了船體各類水動力的計算模型,充分考慮了風、浪、流海洋環(huán)境因素,結(jié)合拖纜的懸鏈線數(shù)學模型,建立了由拖船、拖纜、兩吊拖拖船和兩傍拖拖船組成的拖航系統(tǒng)的三自由度操縱性方程。其中,根據(jù)被拖船實時轉(zhuǎn)艏與制動的拖航要求,將拖航作業(yè)的拖輪應(yīng)用方式與本課題實際船型相結(jié)合,確定了雙吊拖加雙傍拖的拖航方案設(shè)計。
　　在建立完整的包括拖船、拖纜和被拖船的拖航操縱的數(shù)學模型的

3、基礎(chǔ)上,本文依據(jù)日常拖航操縱的開環(huán)控制特點,給出了本拖航系統(tǒng)的調(diào)度控制模型,并利用推力器分組和序列二次規(guī)劃的方法,初步實現(xiàn)了拖航過程中對四拖輪的推力分配與控制;同時,采用MATLAB數(shù)學工具語言中的Simulink工具箱,搭建了船舶拖航系統(tǒng)仿真模型,對直航、旋回、轉(zhuǎn)艏的典型操作進行了仿真模擬。該仿真模型能對拖航系統(tǒng)的操縱運動進行二維的數(shù)值仿真,結(jié)合PID控制,可實現(xiàn)對大型拖航系統(tǒng)操縱運動的仿真預(yù)報,對于拖航過程中的船舶操縱也有一定的指導(dǎo)