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船舶在海上航行时，受到海风、海浪、洋流等外力作用，会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡这六个自由度的运动，其中危害最大的就是横摇，会对船舶的结构强度、稳定性，船舶设备造成严重影响，甚至危害船舶的安全。因此针对高海情状况下船舶大幅度横摇运动状态的研究就显得尤其重要。
由于船舶横摇试验多在海上进行，受天气等因素影响，横摇角度不可控，且出海试验成本较高，风险较大，因此结合重点条件建设项目，拟在实验室环境下搭建摇摆模拟试验台架，模拟船舶以某些频率和幅度的长时间摇摆运动。在实验室条件下通过驱动系统使舱体按照设定的摇摆角度和周期长时间摇摆，模拟舱体海上实际摇摆状态，达到测试舱内设备的目的，有效地缩短试验周期、节省成本、增加试验的安全性和可控性。
本文介绍了摇摆台系统的主要组成，分析了液压驱动系统和摇摆试验舱体的特性，建立了各自的数学模型，并依照实际系统参数，搭建了基于AMESim仿真软件的全系统模型，为控制算法的研究奠定基础。
摇摆角度与角速度长时间有效测量，是控制系统的基础。由于摇摆驱动试验周期长，测量精度要求高，一般的惯性角度测量传感器容易产生较大的漂移，为此，本文研制了一种基于MEMS罗经传感器的摇摆角动态测量装置。通过比较选型，选用合适性能的传感器模块，进行集成和封装。为降低舱内电磁干扰等对摇摆角度测量的影响，本文提出了包括数据滤波和融合等的数据处理算法，对摇摆角动态测量装置测量结果进行数据处理，提高了测量精度。通过大量静态测试和专用试验台动态测试，验证了测量装置性能，将为控制系统提供测量信息。
摇摆试验舱体质量大、惯性大，液压驱动系统为欠驱动力系统，无法直接将舱体牵引至设定的摇摆角45°，因此利用牵引力和惯性力的共同作用，本文采用荡秋千原理使舱体逐步摇摆至45°，在摇摆启动阶段和稳定阶段采用了不同的控制策略，并提出了双闭环控制的控制算法，外环为摇摆角步长规划，通过对马达输出力矩的分析和反馈的摇摆信息将摇摆过程分成了5个阶段；内环为摇摆角跟随控制，模糊自整定PI控制器实现了闭环控制。控制指令经四台绞车协同分配，由底层绞车闭环控制器完成各自闭环控制。最后利用了AMESim/Simulink联合仿真建模，对算法的控制效果进行了验证。
摇摆台系统被控对象较为分散，本文设计了上下位机形式的控制系统架构，并对控制系统软硬件进行了详细的说明。由于实际摇摆台系统尚未建造完成，本文搭建了基于半实物仿真系统和实际摇摆台控制系统的半实物仿真联调系统，并对面向AMESim/Simulink联合仿真模型转化为半实物仿真模型进行了研究。为检验控制算法和控制系统功能和性能，设计了半实物仿真试验，验证了控制算法的有效性。
由于船舶横摇试验多在海上进行，受天气等因素影响，横摇角度不可控，且出海试验成本较高，风险较大，因此结合重点条件建设项目，拟在实验室环境下搭建摇摆模拟试验台架，模拟船舶以某些频率和幅度的长时间摇摆运动。在实验室条件下通过驱动系统使舱体按照设定的摇摆角度和周期长时间摇摆，模拟舱体海上实际摇摆状态，达到测试舱内设备的目的，有效地缩短试验周期、节省成本、增加试验的安全性和可控性。
本文介绍了摇摆台系统的主要组成，分析了液压驱动系统和摇摆试验舱体的特性，建立了各自的数学模型，并依照实际系统参数，搭建了基于AMESim仿真软件的全系统模型，为控制算法的研究奠定基础。
摇摆角度与角速度长时间有效测量，是控制系统的基础。由于摇摆驱动试验周期长，测量精度要求高，一般的惯性角度测量传感器容易产生较大的漂移，为此，本文研制了一种基于MEMS罗经传感器的摇摆角动态测量装置。通过比较选型，选用合适性能的传感器模块，进行集成和封装。为降低舱内电磁干扰等对摇摆角度测量的影响，本文提出了包括数据滤波和融合等的数据处理算法，对摇摆角动态测量装置测量结果进行数据处理，提高了测量精度。通过大量静态测试和专用试验台动态测试，验证了测量装置性能，将为控制系统提供测量信息。
摇摆试验舱体质量大、惯性大，液压驱动系统为欠驱动力系统，无法直接将舱体牵引至设定的摇摆角45°，因此利用牵引力和惯性力的共同作用，本文采用荡秋千原理使舱体逐步摇摆至45°，在摇摆启动阶段和稳定阶段采用了不同的控制策略，并提出了双闭环控制的控制算法，外环为摇摆角步长规划，通过对马达输出力矩的分析和反馈的摇摆信息将摇摆过程分成了5个阶段；内环为摇摆角跟随控制，模糊自整定PI控制器实现了闭环控制。控制指令经四台绞车协同分配，由底层绞车闭环控制器完成各自闭环控制。最后利用了AMESim/Simulink联合仿真建模，对算法的控制效果进行了验证。
摇摆台系统被控对象较为分散，本文设计了上下位机形式的控制系统架构，并对控制系统软硬件进行了详细的说明。由于实际摇摆台系统尚未建造完成，本文搭建了基于半实物仿真系统和实际摇摆台控制系统的半实物仿真联调系统，并对面向AMESim/Simulink联合仿真模型转化为半实物仿真模型进行了研究。为检验控制算法和控制系统功能和性能，设计了半实物仿真试验，验证了控制算法的有效性。