POD推进方式的大型船舶运动模型仿真

以改进吊舱推进方式的船舶操纵性能为目的,基于MMG分离建模思想,依据船舶运动的状态建立基于吊舱推进方式的船舶运动数学模型。然后将模型进行仿真,通过接收信息来控制船桨的转速及旋转的角度,再对船舶的操纵性能分别进行回转操纵运动仿真和Z形操纵运动仿真,软件仿真得到的数据和实船测试得到的数据相似。表明所构建的基于吊舱推进方式的船舶运动数学模型能够较准确地反映出船舶操纵的运动状态,对基于POD推进方式的船舶运动研究有较深远意义。     

小水线面双体船五自由度运动建模与仿真

[目的]为了提高航海模拟器中小水线面双体船(SWATH)的模拟精度,更好地掌握此类船舶的操纵特性,[方法]根据SWATH船型的运动特点,在MMG三自由度模型的基础上,较为完整地计入耦合的纵荡、横荡、艏摇、横摇及纵摇运动,建立SWATH的五自由度运动数学模型。基于此应用模型建立SWATH的实船数学模型,对该数学模型进行微分求解,仿真模拟SWATH的旋回运动、Z形运动,并进行定性分析。[结果]分析显示:仿真模拟结果符合SWATH操纵运动原理及实际运动特征,验证了数学模型的准确性。[结论]该模型可真实反映实船的运动规律,可应用于航海模拟器中。     

舵鳍联合非线性数学模型的建立及仿真

针对船舶运动的非线性本质,为舵鳍联合系统建立了具有通用性的非线性数学模型.首先基于MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)的建模思想,建立一个包含风、浪、流十扰的4自由度舵鳍联合非线性数学模型,并详细给出了模型涉及的参数及流体动力导数的计算公式.然后利用该模型对"Hual Trooper"号汽车运输船及"Belnor"号散货运输船进行同转试验及Z彤试验的仿真,得到了一系列与实船试验曲线接近的仿真曲线.仿真结果说明了该模型的止确性和工程可行性.     

结合MMG分离式操纵性数学模型船舶拖航仿真

拖航是船舶航行作业中的重要业务之一,在远洋航行、大件运输以及近距离现场转移业务中均有广泛应用。船舶拖航易受风、浪、流等外部环境因素的影响,增加拖航运动的风险,所以必须借助数学模型对船舶拖航进行仿真,以有效控制拖航系统作业,全面防范拖航风险。本文分析了MMG分离式操纵性数学模型,提出结合MMG分离式操纵性数学模型的船舶拖航运动模拟方法,并对船舶拖航进行仿真,表明拖航仿真模型能够为操纵控制提供合适的决策依据。     

船舶操纵运动数学模型研究

本文共分3个部份:第一部份阐述了船舶操纵运动数学模型的建立,选择了解析式水动力模型结构;第二部分依据实船试验结果,对船舶运动数学模型进行相似性率定,通过数值模拟和相似性分析,数学模型取得了与实船试验非常接近的结果;第三部分对建立的数学模型作了综合评价,认为达到了工程实用要求。     

船舶六自由度操纵-摇荡耦合运动的数学建模与分析

在航行过程中,船舶操纵运动的同时也伴随着摇荡运动,单独考虑操纵运动或摇荡运动不能正确反映船舶的实际运动状态。针对这一问题,本文建立了六自由度的船舶操纵-摇荡耦合运动的数学模型。建立了2种船舶运动坐标系,并推导2种坐标系之间的转化关系。此外,在设计船舶运动仿真计算流程的基础上,利用MMG分离模型分别建立船体、螺旋桨、舵的动力学数学模型,将波浪中的操纵运动和摇荡运动结合起来。     

船舶在风、流环境下的操纵性数字模型

系统地论述船舶操纵仿真数学模型及计算机模拟,并以MMG操纵运动数学模型及相关的系列实验结果为基础,建立单(双)桨方形舵(流线型舵、单板舵)运输船舶的基本模型,以及在水动力、螺旋桨推力、舵力及其力矩、静水、风、流中的操纵运动模型,导出该模型的无因次化方程组,选择欧拉积分法,积分求解该方程组。利用VB程序模拟了船舶回转运动,其计算结果基本符合实际情况,最后对结果进行了分析。     

船—缆拖曳系统操纵性能分析

为获取拖船在拖曳时的操纵性的变化规律。文章采用MMG船舶运动数学模型的建模思想,建立了六自由度拖船运动数学模型,采用有限差分法,建立了拖缆模型。然后,在此基础上建立将船-缆耦合起来以形成整个系统的运动数学模型,并分别采用龙格库塔方法对船舶运动积分求解,采用后向差分法对拖缆运动进行求解。通过对比仿真计算分析了水面拖船在拖带过程中的加速性能、旋回性能及偏转抑制性能。仿真结果表明在拖船与拖缆的相互影响下,拖船的加速性能和旋回性能有所下降而偏转抑制性能有所增强。     

内河航运航迹数学模型分析与导航方法研究

内河航运是一种重要的船舶运输方式,船舶作为内河航运的载体,其运动控制直接影响着内河航运的效率。本文对某型内河航运船舶的运动与导航进行相关研究,以提高其航行稳定性。首先根据该型船舶的结构特点以及内河航运条件,建立其运动数学模型,并根据船舶航迹数学模型,进行船舶导航方法的研究。最后在Matlab环境下对航迹模型以及导航方法进行仿真计算。仿真结果表明,本文方法能够提升船舶的航行稳定性与安全性。     

船舶倒车停船运动仿真研究

根据Guldhammer和Harvald图谱估算船舶的剩余阻力系数,运用Nordstm模桨系列图谱和换算系数估算船舶的四象限螺旋桨特性曲线,在船舶吃水船长比处于不同的范围时运用不同的方法计算倒车横向力,考虑了舵力和风力对停船运动的影响。运用MMG模型,对"Mariner"轮和"乐荣"轮进行了倒车停船运动仿真试验,并与相应的两船实船试验结果进行了比较,两者基本符合。     

船舶操纵性能预报浅水修正模型的对比研究

利用深水区平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过两个基于船舶主尺度的回归公式浅水修正模型分别得到浅水区的366TEU集装箱船操纵运动结果,并对这两个浅水修正模型得到的结果做了比较,为进一步研究船舶在浅水中的操纵性预报提供了参考。     

大型船舶浮筒系泊断缆事故分析

本文以日本MMG非线性数学模型为基础。计入船舶在低速、大漂角运动下的影响,建立了系结浮筒船舶在风压力和流压力作用下的偏荡运动数学模型,然后对“雪海”轮以不同风速、流速和各种系挂方式进行了模拟计算,分析了“雪海”轮断缆的主要原因,提出了安全系泊的措施。     

浅水对拖船作用效果影响的仿真研究

为研究浅水对拖轮作用效果的影响,本文利用分离型建模思想(MMG),建立了拖轮、船舶的数学模型,该模型考虑浅水的影响。并利用Matlab仿真软件对拖船协助大型船舶转向、横移操纵进行了仿真,通过对仿真结果的分析得出在船舶在有拖船协助进行转向操纵时,浅水中的船舶转向效果差于深水;船舶在有拖船协助进行横移运动时,浅水中的船舶横移速度小于深水的结论。对船舶的安全操纵提供理论参考。     

浅狭航道中船舶操纵性能的预报仿真

利用深水平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过浅水修正和岸壁效应近似建立了船舶在浅狭航道中操纵运动数学模型,针对M ariner船开展了浅狭航道中的操纵运动预报,探讨了直航状态下浅水及岸壁效应对船舶运动轨迹和航向的影响,仿真结果能够为船舶在浅狭航道中的操纵与控制提供参考。     

模型参数辨识在运动控制仿真系统的应用

船舶运动控制仿真系统是船舶开发过程中的辅助系统,能够模拟船舶在多种激励下的运动状态,有助于提高船舶运动控制系统的设计水平。本文研究的重点是一种模型参数辨识技术在船舶运动控制仿真系统的应用,本文首先建立了船舶运动仿真力学模型,利用基于粒子群算法等数学算法,针对船舶运动控制仿真系统的参数辨识等进行了优化与仿真试验。     

船舶碰撞后运动趋势的模拟计算

本文首先应用明诺斯基(Minorsky)一维碰撞理论,扩展为多自由度模型,描述船舶在碰撞瞬间的能量和运动的转化。以确定两船碰撞后运动的初始条件。船舶碰撞结束之后,开始进入惯性运动阶段,再以日本MMG小组提出的船舶操纵性数学模型为基础,根据基本物理定理,建立两船在互为约束条件下的运动数学模型,计算碰撞后两船的运动过程。最后,在可能出现的各种碰撞格局下进行模拟试验,确定比较符合实际的碰撞前的初始运动状态,为事故分析提供依据。研究表明,用此种模拟计算方法,能较好地计算出船舶碰撞后的运动过程,是一种分析碰撞事故的有效方法。     

采用直翼推进器的舰船动力装置仿真

直翼推进器可在360°范围内快速改变推力方向及大小,具有优良的操纵性和机动性,因此,被广泛应用在对动力系统有特殊要求的船舶中,如拖船、扫雷艇和海洋工程船等。本文以采用直翼推进器的船舶为研究对象,通过分析船体、柴油机以及直翼推进器之间的能量转化,采用MMG操纵运动非线性数学模型,建立Matlab/Simulink模型,进一步研究基于直翼推进器的船机桨匹配特性,为进一步提高直翼推进器实船应用提供参考。     

喷水推进船的操纵性预报及运动仿真

根据船舶的船型特点和航行状态，采用日本操纵运动数学模型小组(MMG)提出的非线性数学模型来模拟喷水推进船的操纵运动。为获得操纵运动参数，选用四阶定步长龙格．库塔法来求解该数学模型，并将理论计算结果与实船试验结果进行了比较，说明用该方法来预报喷水推进船的操纵性能是可靠的。最后，在Visual C 平台上结合OpenGL图形接口技术，进行舰艇的运动仿真，其仿真结果比较可靠，具有重要的参考价值。     

非线性模糊算法在船舶控制系统中的应用

受到海风、海浪等干扰作用力的影响,大型船舶的航向控制和稳定性控制难度较高,一直是船舶领域的研究重点。由于船舶的运动具有非线性、随机性的特点,传统的自动舵等控制技术难以满足控制精度和稳定性需求,本文介绍一种先进的算法—非线性模糊算法,基于该算法,开发了一种船舶的自动控制系统,并在Matlab软件平台中建立了船舶的运动模型和干扰作用力模型,并进行船舶运动控制精度的仿真实验。仿真实验表明,基于非线性模糊算法的船舶运动控制具有较高的精度。     

船舶航向非线性控制的数学模型与分析

传统的船舶航向控制模型存在着航向控制精确度的缺陷,为此提出船舶航向非线性控制数学模型研究与分析。建立船舶航向分析坐标系对船舶航向参数进行确定,根据确定的参数建立船舶航向非线性运动数学模型,以上述模型为基础采用粒子群算法对船舶航向非线性控制程序进行编写与执行,实现了船舶航向非线性控制数学模型的建立。通过实验得到,建立的船舶航向非线性控制数学模型航向控制精确度比传统模型高出30.8%,说明建立的船舶航向非线性控制数学模型具备极高的有效性。