%8e船舶回转试验建立横摇响应型数学模型

  本文关键词：基于船舶回转试验建立横摇响应型数学模型，由笔耕文化传播整理发布。

船舶回转

第３２卷第４期

２００９年１２月

中国航海

Ｖ０１．３２ＮＯ．４

ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮＯＦＣＨＩＮＡ

Ｄｅｃ．２００９

文章编号：１０００一４６５３（２００９）０４—００７７－－０３

基于船舶回转试验建立横摇响应型数学模型

张显库，

杨佐昌，

关

巍，陈

铎，谢洪彬

（大连海事大学航海学院，辽宁大连１１６０２６）

摘要：为了建立船舶横摇响应型数学模型，在“育鲲”轮上进行了船舶回转试验。在试验数据处理分析的基础上，结合理论讨论，提出了横摇响应型数学模型的结构，并给出了“育鲲”轮的横摇响应型数学模型。该模型简单，便于分析。

关键词：船舶、舰船工程；回转试验；横摇；响应型数学模型

中图分类号：Ｕ６６１．７

文献标志码：Ａ

Ｒｅｓｐｏｎｓｅ

ＺＨＡＮＧＸｉａｎ一忌“，

Ｍｏｄｅｌ

ｏｆＳｈｉｐＲｏｌｌｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＴｕｒｎｉｎｇＴｅｓｔ

ＧＵＡＮＷｅｉ，

ＣＨＥＮＤｕｏ，ＸＩＥＨｏｎｇ—ｂｉｎ

ＹＡＮＧＺｕｏ—ｃｈａｎｇ，

（ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＣｏｌｌｅｇｅ，ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ

ｔｏ

ｂｕｉｌｄ

ａ

ｒｅｓｐｏｎｓｅ

ｍｏｄｅｌｏｆｓｈｉｐｒｏｌｌｉｎｇ，ａｔｕｒｎｉｎｇ

ｔｅｓｔ

ｔｅｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ

ｗｉｔｈｔｈｅｓｈｉｐＹｕｋｕｎ．

ｒｅｓｐｏｎｓｅ

ｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔｔｈｒｏｕｇｈｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｄａｔａｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ

ｕｓｅ．

ｍｏｄｅｌｏｆｓｈｉｐ

Ｙｕｋｕｎｉｓｆｕｒｔｈｅｒｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ

ｔｏ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ，ｎａｖａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｔｕｒｎｉｎｇｔｅｓｔ；ｒｏｌｌｉｎｇ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｍｏｄｅｌ

船舶运动可以用状态空间模型描述，也可以用输入一输出模型描述，前一种描述能处理控制作用下船舶的多变量运动问题，对风、浪、流干扰的引入也较为直接和准确，但计算相当复杂；后一种描述又称为响应模型法，它直接从系统加上输入舵令或舵角后系统的响应是怎样的角度来研究船舶运动状态［１。２］。船舶运动从舵角艿到船艏向角蟹的响应型数学模型研究较多，线性响应型数学模型即为著名的Ｎｏｍｏｔｏ模型［３］，文献Ｅ４－５３给出了两种船舶非线性响应型数学模型的建立方法，但有关舵角对横摇角的响应型数学模型的研究还未见报导。船舶试验观测数据是建立船舶运动数学模型的基础，以往因为进行一次船舶试验花费巨大且影响生产，故实际上专门为科研开展的船舶试验不多，大多数试验是采用实体的缩比模型在水池中进行的，这就产生了尺度效应和岸壁效应等问题。文献Ｅ６３基于传统自由自航船模，开发了可控船模研究系统（ＡＲＭＳ），该系统可以高效率完成传统自航船模操纵性试验；文献Ｅ７］给出基于统计方法的船舶操纵性指数预报。

收藕日期：２００９—０８—１９

２００８年大连海事大学在交通运输部的支持下建造了专门用于教学实习及科研的“育鲲”轮，不进行生产作业，有条件进行科研试验。２００９年５月４－６日，我们研究小组上船进行船舶回转试验，地点在烟台港外锚地附近，先进行了两组左、右旋５。的回转试验，用计算机每秒采集一次航行数据。本文在船舶试验数据分析的基础上，结合理论讨论，建立了基于船舶回转试验的横摇响应型数学模型。

１提取试验数据

在进行船舶回转试验时，各种航海仪器的输出数据通过串口接到笔记本电脑上，在笔记本电脑上运行厂家提供的数据记录软件，即可实时记录各种航海数据，，数据以＊．１０９，＊．ｔｘｔ，＊．ｄａｔ等格式保存，一般１ｓ或０．５Ｓ记录一次，数据格式一般都满足ＮＭＥＡ０１８３协议国标标准数据通讯格式，

ＮＭＥＡ０１８３是一种航海、海运方面关于数字信号

传递的标准（ＮＭＥＡ，ＮａｔｉｏｎａｌＭａｒｉｎｅ

Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７９００９）；国家博士点基金（２００８０１５１０００２）；国家９７３计划子项目（２００９ＣＢ３２０８０５）作者简介：张显库（１９６８一），男，辽宁辽阳人，教授、博导，从事船舶运动控制、鲁棒控制研究．Ｅ—ｍａｉｌ：Ｚｈａｎｇｘｋ＠ｄｌｍｕ．ｅｄｕ．ｃＩＬ

  本文关键词：基于船舶回转试验建立横摇响应型数学模型，由笔耕文化传播整理发布。