船舶三自由度仿真平臺設(shè)計與預(yù)報方法研究.pdf

1、船舶運動研究中，若采用海上實船試驗方式需花費大量人力、物力和時間。為減少海上試驗次數(shù)、降低實驗成本，縮短開發(fā)周期，有必要設(shè)計仿真平臺，模擬船舶海上運動。本論文以“十五”國防預(yù)研項目“船舶減搖控制研究”為應(yīng)用背景，開發(fā)研制了船舶橫搖、縱搖、升沉三自由度半物理仿真平臺，并在此基礎(chǔ)上進行了船舶姿態(tài)預(yù)報算法的研究。具體內(nèi)容如下：本文首先完成了船舶三自由度半物理仿真平臺的硬件設(shè)計。根據(jù)某型號實船運動過程的特點設(shè)計了平臺的機械結(jié)構(gòu)，并以此為依據(jù)完成

2、了平臺的控制驅(qū)動及數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計。仿真平臺采用工作在位置控制模式下的伺服電機驅(qū)動。PC機控制卡將指令信號與當(dāng)前平臺姿態(tài)作差，產(chǎn)生的電機進動指令以脈沖信號的形式發(fā)送給電機驅(qū)動單元，完成電機的位置控制。 為獲得平臺姿態(tài)的指令信號，論文進行了船舶橫搖、縱搖、升沉三自由度運動仿真。首先根據(jù)某海情下實船水動力試驗數(shù)據(jù)，建立基于切片理論的船舶姿態(tài)運動數(shù)學(xué)模型模型。對于船舶受到的擾動，采用海浪譜分析的方法對姿態(tài)模型擴展。利用Matlab對

3、擴展后的模型進行數(shù)值仿真。 論文結(jié)合仿真試驗臺的具體功能和硬件結(jié)構(gòu)，基于LabVIEW設(shè)計了平臺的控制軟件。系統(tǒng)軟件設(shè)計包括：平臺校正程序設(shè)計、平臺初始化程序設(shè)計、運動控制程序設(shè)計、數(shù)據(jù)生成程序設(shè)計。 在船舶運動半物理仿真平臺的基礎(chǔ)上，論文進一步對船舶運動船舶姿態(tài)預(yù)報算法進行研究。在分析艦船運動特性的基礎(chǔ)上對艦船運動進行了自適應(yīng)AR建模，介紹了自適應(yīng)AR模型預(yù)報的基本原理，并在分析RLS遞推算法的基礎(chǔ)上給出了一種改進的R