二維海浪模型的建立與半實(shí)物仿真.pdf

1、船舶的運(yùn)動(dòng)與風(fēng)浪密切相關(guān),在船舶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究中,必然要考慮海浪的影響,因此,需要建立一個(gè)精度較高的海浪實(shí)時(shí)仿真模型。目前,國內(nèi)外研究文獻(xiàn)表明,關(guān)于海浪的研究多數(shù)為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和仿真試驗(yàn),在實(shí)際應(yīng)用中缺乏說服力,所以,建立高精度的海浪實(shí)時(shí)仿真模型十分必要,為此本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了船舶橫蕩、縱蕩、首搖的船舶位置控制半實(shí)物仿真平臺(tái),并在該平臺(tái)上建立了二維海浪的實(shí)時(shí)仿真模型。
　　 在船舶位置控制平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)方面,本試驗(yàn)主要完成了平臺(tái)的

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)。平臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)組驅(qū)動(dòng)的四條軌道組成,上面兩層和下面兩層分別表示海浪層和船舶層,用來模擬海浪和船舶在平面兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng);海浪層與船舶層的控制指令由兩臺(tái)獨(dú)立的工控機(jī)產(chǎn)生,分為方向、使能、脈沖三種控制信號(hào),分別作用于各步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位置控制。
　　 本文主要介紹了海浪相關(guān)參數(shù)及數(shù)學(xué)模型,分別用幅值響應(yīng)算子法和力矩法求出船舶對(duì)海浪的響應(yīng)函數(shù),通過Matlab仿真比較兩種方法的優(yōu)

3、缺點(diǎn);根據(jù)仿真過程和結(jié)果分析,在半實(shí)物仿真中采用力矩法,將其位移響應(yīng)函數(shù)和速度響應(yīng)函數(shù)離散化,按照“育鯤”輪的水動(dòng)力系數(shù)和海浪譜分析的原理建立海浪仿真模型,分別用開環(huán)和閉環(huán)兩種方法將其應(yīng)用于半實(shí)物仿真平臺(tái),結(jié)果表明:加入閉環(huán)反饋的海浪模擬效果更佳。
　　 在海浪的半實(shí)物仿真中,通過改變頻率信號(hào)的大小和方向信號(hào),可以改變海浪層的運(yùn)動(dòng)速度和方向,使該半實(shí)物仿真平臺(tái)可以模擬不同海況下的海浪,既具有較高的實(shí)時(shí)性,又能滿足仿真精度的需求,