高速三體船運動仿真與姿態(tài)控制研究.pdf

1、高速三體船作為高性能船舶的代表，由于優(yōu)異的性能成為研究的熱點。高速三體船的主體和側體均為細長體結構，具有優(yōu)異的快速性和穩(wěn)定性。然而高速航行下的三體船劇烈的縱向運動成為制約三體船得到廣泛應用的問題。因此，研究高速三體船的減縱搖具有重要意義。本文采用T型翼作為機械減搖裝置，采用合理的控制方法設計了控制器對多種工況下T型翼對三體船的減搖效果進行了仿真分析。
　　本文首先利用ANSYS AQWA對三體船進行水動力特性分析，得到三體船的各項

2、水動力系數;根據隨機海浪理論建立了引起三體船縱向運動的隨機海浪數學模型;考慮實船和船模的尺度效應，利用FLUENT軟件對T型翼進行了流體力學分析得到T型翼的升力模型，進而建立帶T型翼的高速三體船的縱向運動數學模型。由于要研究T型翼在不同攻角時能夠提供的升力大小，本文采用參數化管理的方法，只需要在FLUENT中進行一次網格劃分和相關求解參數設定就可以得到各攻角下的升力和升力系數，極大提高了仿真效率。
　　然后，對三體船進行開環(huán)運動分

3、析，研究了影響三體船縱向運動的因素。通過在規(guī)則波下分析不同遭遇頻率和不同航速下三體船的縱向運動響應，得出遭遇頻率和航速是影響三體船縱向運動的重要因素。通過分析不規(guī)則波下帶T型翼的三體船的縱向運動響應，更真實的展現了T型翼對三體船的減搖效果。
　　最后，設計了三體船的姿態(tài)控制器，對T型翼的減縱搖進行了仿真。為了更好的實現減搖，采用了最優(yōu)二次型控制和滑模變結構控制兩種方法設計了T型翼的姿態(tài)控制器。LQR控制考慮了三體船縱搖和垂蕩耦合關