船舶零航速减摇控制装置与系统PDF电子书下载

第1章 船舶减摇概述 1

1.1 风、浪和流对舰船的扰动力 1

1.1.1 船舶3-DOF非线性运动模型 1

1.1.2 海洋随机扰动模型 3

1.2 常用舰船减摇装置 5

1.2.1 减摇装置的减摇原理及分类 5

1.2.2 常见的零航速下减摇装置简述 6

1.3 船舶减摇系统的发展展望 11

参考文献 14

第2章 零航速减摇鳍 17

2.1 零航速下减摇鳍减摇原理 17

2.2 零航速减摇鳍发展现状 18

2.3 零航速减摇鳍仿生机理 22

2.3.1 附体生力机理 22

2.3.2 零航速减摇鳍仿生原形 24

2.4 零航速减摇鳍的控制 24

参考文献 25

第3章 零航速减摇鳍的水动力和力矩建模 28

3.1 零航速减摇鳍动态水动力和力矩建模 28

3.1.1 形状阻力和力矩建模 29

3.1.2 旋涡阻力和力矩建模 31

3.1.3 附加质量力和力矩建模 34

3.1.4 零航速减摇鳍动态水动力和力矩 40

3.2 低航速下减摇鳍的升力模型探讨 41

3.2.1 形状阻力 42

3.2.2 附加质量力 44

3.2.3 旋涡作用力 45

3.3 双翼零航速减摇鳍升力模型研究 47

3.3.1 Weis-Fogh机构 47

3.3.2 双翼零航速减摇升力模型 48

3.3.3 升力的仿真研究 54

参考文献 59

第4章 零航速减摇鳍的水动力数值仿真 61

4.1 单翼纵向拍动水动力数值模拟 61

4.1.1 流场控制方程 61

4.1.2 网格划分与参数设置 62

4.1.3 数值仿真的结果 63

4.1.4 单翼零航速减摇鳍升力模型中参数的确定 70

4.1.5 负载特性分析 71

4.2 双翼升力的数值模拟 74

4.2.1 物理模型 74

4.2.2 控制方程 74

4.2.3 网格划分 74

4.2.4 边界条件及初始条件 75

4.2.5 小角度双翼的数值模拟 75

参考文献 77

第5章 零航速减摇鳍鳍型优化设计 78

5.1 鳍轴位置对升力的影响 78

5.2 展弦比对升力的影响 80

5.2.1 零／低航速下展弦比对升力的影响 81

5.2.2 中／高航速下展弦比对升力的影响 82

5.2.3 全航速下展弦比的确定 83

5.3 改变鳍形 84

5.3.1 拱度变形鳍 84

5.3.2 平行四边形变形鳍 85

5.3.3 面积变形鳍 87

5.3.4 前缘变形鳍 89

5.4 变形鳍的试验研究 90

5.4.1 拱度变形鳍 90

5.4.2 面积变形鳍 91

5.5 结论 92

参考文献 92

第6章 零航速减摇鳍鳍型水动力试验 94

6.1 零航速减摇鳍升力试验装置 94

6.1.1 升力试验装置 94

6.1.2 试验条件与实际工作环境的相似 98

6.2 试验数据 98

6.2.1 对称儒可夫斯基翼型试验数据 99

6.2.2 儒可夫斯基翼型加附翼试验数据 102

6.2.3 儒可夫翼型拱度变形试验数据 104

6.3 儒可夫斯基与带附翼试验数据对比分析 106

6.4 儒可夫斯基与拱度变形对比分析 107

参考文献 108

第7章 零航速减摇鳍伺服系统 109

7.1 零航速减摇鳍电动伺服系统控制方式 109

7.2 直接转矩控制的基本结构和工作原理 111

7.3 直接转矩控制启动方法的研究 112

7.4 传统直接转矩控制的脉动分析 114

7.4.1 磁链幅值控制的脉动分析 114

7.4.2 转矩控制的脉动分析 115

7.5 改进的直接转矩控制 117

7.5.1 SVM-DTC控制设计 117

7.5.2 SVM-DTC控制仿真研究 119

7.6 零航速减摇鳍电伺服系统的广义预测控制 120

7.6.1 广义预测控制的基本原理 120

7.6.2 建立电伺服系统的CARIMA模型 122

7.7 广义预测伺服控制器设计 123

7.7.1 广义预测控制规律 123

7.7.2 电伺服系统的误差校正 125

7.7.3 输入、输出受限的广义预测控制 125

7.7.4 数值仿真 126

7.8 伺服系统的能量最优控制 128

7.8.1 系统模型及求解 128

7.8.2 伺服系统最优控制规律的实现 130

参考文献 132

第8章 零航速减摇鳍横摇减摇控制策略 134

8.1 零航速减摇鳍控制系统特性分析 134

8.1.1 减摇鳍系统共性特征 135

8.1.2 输入非线性与饱和约束 135

8.1.3 PID控制的局限性 137

8.2 零航速减摇鳍两步主从控制策略 138

8.2.1 基于非线性分离策略的两步主从控制律 138

8.2.2 数值迭代反演式从属控制器设计 140

8.2.3 变约束模型预测主控制器设计 142

8.2.4 零航速减摇鳍TSMSC系统仿真 149

8.3 基于海浪干扰预报的零／低航速减摇鳍控制策略 153

8.3.1 控制参数的确定 154

8.3.2 人工免疫网络 156

8.3.3 非线性规划问题的解 158

8.3.4 零／低航速控制器总结 158

8.4 全航速减摇鳍控制策略 159

8.4.1 常规控制方式的不足 159

8.4.2 全航速减摇鳍控制器设计 162

8.4.3 数值仿真 166

参考文献 169

附录 试验数据的预处理 174

A1 基于EMD的滤波器设计 174

A1.1 EMD的基本原理 174

A1.2 基于EMD的滤波方法 175

A1.3 直接应用EMD滤波的问题 176

A1.4 含噪声升力信号的EMD 176

A2 改进的EMD滤波器 178