隨著集裝箱船舶的日益大型化,以及船舶航行環(huán)境相對(duì)更加惡劣,為提高船舶航行的安全性,國際上對(duì)船舶操縱性的要求也逐漸提高。超大型雙槳雙舵集裝箱船舶應(yīng)運(yùn)而生,而且不斷發(fā)展,其操縱性研究也變得日益迫切。因此為提高超大型雙槳雙舵集裝箱船舶的安全系數(shù),深入地研究其操縱性能,建立能代表超大型雙槳雙舵船舶操縱特性的數(shù)學(xué)模型是非常必要的。本文針對(duì)超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入地研究�；贛MG分離建模的思想,將船體、槳、舵作為獨(dú)自的個(gè)體進(jìn)行分析,考慮因螺旋槳和舵安裝位置與單槳單舵船舶的不同所引起的流體動(dòng)力與流體動(dòng)力矩的改變,以及雙槳之間、雙舵之間的相互影響,根據(jù)動(dòng)量定理和動(dòng)量矩定理分別建立三者的數(shù)學(xué)模型；然后充分考慮船體、螺旋槳、舵三者之間的相互干涉作用,并對(duì)模型參數(shù)及流體動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的不同求取方法進(jìn)行比較分析,總結(jié)不同方法的優(yōu)點(diǎn)與不足,并且加以綜合利用；再建立能相當(dāng)準(zhǔn)確地描述在港內(nèi)操縱的船舶受到環(huán)境約束和干擾的數(shù)學(xué)模型,最終建立3自由度的港內(nèi)超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,以期更好地描述實(shí)際航行中船舶的操縱性能。本文以馬士基3E級(jí)系列集裝箱船舶中的"Maersk Marie"作為研究仿真對(duì)象,利用Matlab仿真軟件中的S函數(shù)建立超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,通過搭建Simulink仿真框圖進(jìn)行船舶仿真試驗(yàn)。通過仿真試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)船試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì),驗(yàn)證了本文建立的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型能夠準(zhǔn)確地反映超大型雙槳雙舵集裝箱船舶的操縱性能。然后針對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型,利用閉環(huán)增益成形算法和非線性反饋控制算法對(duì)船舶航向保持問題進(jìn)行了控制器的設(shè)計(jì),仿真試驗(yàn)結(jié)果表明兩種控制算法的控制效果都令人滿意,但后者具有節(jié)能、安全的優(yōu)點(diǎn)。本文建立的超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型可用于相同類型船舶的運(yùn)動(dòng)仿真,從而對(duì)它的操縱性能進(jìn)行預(yù)報(bào),也可用于改進(jìn)航海模擬器中關(guān)于超大型雙槳雙舵船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型部分,還可在此模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)各種控制算法解決船舶自動(dòng)靠離泊等問題。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U661.7

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