船舶运动控制平台及海浪响应模型的研究与实现

• 作 者: 乔艳梅
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 船舶运动控制平台 驱动及保护电路 长峰波随机海浪 海浪响应模型

随着全球航运事业的蓬勃发展,关于船舶运动控制的研究也越来越得到重视。另外,由于海浪的干扰作用,各种摇荡运动随之产生,剧烈的摇荡运动会对船舶乃至船上的人员造成不可逆转的危害。因此,研究船舶对海浪的响应对提高航运事业的稳定性、保证通航的安全性以及设计船舶控制系统有着非常重要的理论意义和研究价值。本课题结合实验室环境,在船舶运动控制平台上开展船舶对海浪的响应研究。本课题首先完成了船舶运动控制平台硬件电路的设计及连接工作。在原有硬件设施的基础上设计了驱动及保护电路的印制电路板,方便对控制平台调试的同时使其控制性能得到优化。其次,为了更加深入的研究船舶对海浪的响应,本文先对产生干扰的海浪进行了充分的研究。根据随机海浪的统计特性建立长峰波随机海浪模型,并采用海浪谱反演的线性叠加法在MATLAB环境下对不同等级的海浪进行实时仿真。然后,采用谱分析法建立船舶对海浪的响应模型,并在MATLAB环境下对不同船速、不同遭遇角以及不同海况下响应进行仿真。最后,将船舶对海浪的响应模型应用到船舶运动控制平台。在VC++6.0环境下编写模型及模型控制程序,通过轨道层的运动轨迹模拟船舶对海浪的响应的运动状态。另外,设计了更为友好的可视化界面,方便开发者及用户更直观地了解及应用该平台。根据试验结果,本设计中的长峰波随机海浪模型以及船舶对海浪的响应模型均满足控制要求,在船舶运动控制平台上实现了船舶对海浪的响应。完成的船舶运动控制平台对于设计船舶运动控制系统及验证相关算法可以发挥极其重要的作用。