基于全非线性流函数理论的规则波中船舶大幅运动弱非线性数值模型研究

为了保证船舶在高海况下的安全航行,对大振幅非线性船舶运动进行精确的数值预报是非常重要的。为了分析波浪中船舶的垂向运动,提出了一种弱非线性船舶运动模型。在数值模型中,利用脉冲响应函数估计辐射力和绕射力,并根据动量冲击理论引入船舶砰击力,在入射波面下计算瞬时浸湿船舶表面上的入射波浪力(Froude-Krylov力,简称:F-K力)和静水压力。该文算法模型的一个特色是引入了全非线性的流函数波动理论来估计入射波的运动学、动压力和F-K力流体载荷,给出详细的数值结果并进行了讨论。利用该数值模型对S175集装箱船在规则波中的垂向非线性运动进行了计算。结果表明:基于流函数波浪理论的垂向F-K力和垂荡运动略大于线性波理论,特别是当入射波的陡度较大时。此外,文中采用动量冲击理论来估算截面砰击力,数值结果表明:在相对较高的航速下,砰击力对船舶垂向运动影响较为显著,相对不考虑的情况可进一步减小运动幅值。

基于FTO的船舶分布式编队的有限时间控制方法

[目的]由于速度测量值不可直接使用,因此针对有界环境干扰下的船舶编队控制问题,提出一种基于有限时间观测器(FTO)分布式编队的有限时间控制方法。[方法]首先,仅根据船舶的位置信息,设计一种FTO以观测其速度状态;然后,在领航信息仅局部已知的通信结构下,利用观测值和齐次法设计多船分布式编队的有限时间控制律,实现多艘船舶在有限时间内跟踪期望航迹并同时保持期望队形;最后,根据齐次性理论和李雅普诺夫稳定性判据,证明整个闭环系统的误差信号在有限时间内收敛。[结果]仿真结果验证了所提出的有限时间编队控制方法相比于传统渐近收敛的编队控制方法,可以为多船编队提供更快的收敛速度、更高的控制精度以及更强的抗干扰能力。[结论]研究结果可为多船编队的控制提供借鉴。

响应型船舶运动数学模型的构造

论述了响应型船舶运动非线性数学模型,相对于状态空间模型,该模型计算比较简单,但所获的微分方程仍可保留非线性影响因素,可以满足进行船舶闭环控制系统的仿真研究时对模型精度的要求.针对大连海事大学"育龙"号实习船进行了仿真试验,用VisualBasic6.0编程实现.试验结果表明,响应型非线性数学模型与Norrbin非响应型非线性数学模型的回转试验轨迹基本重合.