【摘要】：船舶非線性運(yùn)動模型參數(shù)辨識及預(yù)報是船舶研究領(lǐng)域的一個重要部分。良好的運(yùn)動預(yù)報不僅在船舶的安全性及操縱方面起著重要作用,也在軍艦導(dǎo)彈發(fā)射精度提供幫助。船舶運(yùn)動預(yù)報既對艦載機(jī)的安全起降提供幫助,也可為船舶耐波性的研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為此開展了以下研究。船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型是研究船舶非線性運(yùn)動模型參數(shù)辨識及預(yù)報的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,建立準(zhǔn)確的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行仿真能更好的研究船舶的運(yùn)動特性。船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型中,分離型模型(MMG)不僅各項具有實(shí)際的物理意義,而且能單獨(dú)研究船舶的減搖鰭、舵等的水動力參數(shù)。因此本文采用分離型模型的思想,研究建立船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。詳述分離型模型中各分力、力矩的構(gòu)成和水動力系數(shù)的推導(dǎo)和計算方法,分析了海浪的特性以及海浪對船舶運(yùn)動的干擾,最終建立海浪干擾下的非線性船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行船舶運(yùn)動仿真。建立船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型過程中,根據(jù)船型數(shù)據(jù)計算模型參數(shù)計算復(fù)雜且偏差較大。本文研究辨識建模方法,提出應(yīng)用擴(kuò)展Kalman濾波算法辨識估計船舶運(yùn)動非線性模型參數(shù)。以分離型模型與擴(kuò)展Kalman濾波算法相結(jié)合,應(yīng)用擴(kuò)展Kalman濾波算法辨識分離型的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的模型參數(shù),通過仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析模型參數(shù)辨識曲線,驗(yàn)證了辨識結(jié)果。最后應(yīng)用擴(kuò)展Kalman濾波算法,在線自適應(yīng)辨識船舶運(yùn)動模型參數(shù),建立預(yù)報模型,并進(jìn)行船舶運(yùn)動預(yù)報,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比分析,預(yù)報效果要好于基于卡爾曼預(yù)報算法的AR預(yù)報方法和基于遞推最小二乘算法的AR預(yù)報方法,預(yù)報精度更高。
【圖文】：

圖 2.1 慣性坐標(biāo)系和附體坐標(biāo)系然后建立運(yùn)動坐標(biāo)系。運(yùn)動坐標(biāo)系建立在船體上，運(yùn)動坐標(biāo)系的原點(diǎn)用 O 表示，以取在船舶的中心、重心或是其他位置，所以也稱作船體坐標(biāo)系[10]。運(yùn)動坐標(biāo)系是地面坐標(biāo)系為參考，用來表現(xiàn)船舶的運(yùn)動姿態(tài)的坐標(biāo)系。運(yùn)動坐標(biāo)系的三個方向定 x、y 和 z，Ox 軸的正方向總是指向船舶的航行方向，Oy 軸取在與縱中剖面垂直的向垂直面上，正方向總是指向船體的左右兩邊，和船舶的橫蕩方向一致，Oz 軸的正向指向船底并與船舶的甲板垂直。船體坐標(biāo)系的原點(diǎn) O 的速度我們用向量 U 表示，并且是一個合速度，它是由船體標(biāo)系各方向的速度合成的，船體坐標(biāo)系各方向的速度分別記為 u，，v，w，U 可表示：=( )TU u ,v , w式中 u---縱蕩速度（航速）；v---橫蕩速度；

所以帶有減搖鰭裝置的船舶橫搖運(yùn)動數(shù)學(xué)模型1 2( ) ( ) ( )xx xx F WAVEI + J p + K + K = K +K的數(shù)學(xué)模型中可以看出，只要方程的右端為零，不會產(chǎn)生橫搖。減搖鰭產(chǎn)生的橫搖力矩與海浪產(chǎn)，這里能看出減搖鰭是如何減輕船舶橫搖及提高船動鰭角為fα ，則在鰭上產(chǎn)生的升力為：2(1/ 2)F L fL V A Cα= ρ α投影面積；升力系數(shù)斜率[28]。于水流相對速度和鰭的軸線，如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U661.3

【參考文獻(xiàn)】

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3 謝穎;諶棟梁;佟繼平;王曉飛;楊麗玨;;無跡卡爾曼濾波器在船舶運(yùn)動狀態(tài)估計中的應(yīng)用[J];船舶工程;2013年S2期

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5 寇冠元;殷洪;林兆偉;郭傳海;;基于數(shù)值水池的潛艇橫搖運(yùn)動仿真[J];艦船科學(xué)技術(shù);2012年03期

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10 張楠;徐毓;張萍;彭焱;;基于PF-Singer的機(jī)動目標(biāo)跟蹤算法[J];計算機(jī)測量與控制;2006年02期

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本文編號：2614999