高速船的航向航速控制.pdf

1、高速滑行艇屬于一種很重要且很常見(jiàn)的高速船。體積小、速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)使其在民用和軍用方面得到了普遍的應(yīng)用。關(guān)于滑行艇的大部分研究均未考慮航行狀態(tài)的變化，均將某一航行狀態(tài)的水動(dòng)力模型應(yīng)用于滑行艇。其實(shí)，水動(dòng)力會(huì)隨著航行狀態(tài)的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變，而且不同航行狀態(tài)下的水動(dòng)力相差很大。如果滑行艇在不同航速下均采用同一種水動(dòng)力模型，這必然帶有明顯的局限性，無(wú)法充分反映滑行艇的真實(shí)狀態(tài)。本文的主要目的是建立靜水中和海風(fēng)干擾下的滑行艇

2、運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，研究滑行艇的開(kāi)環(huán)運(yùn)動(dòng)特性，設(shè)計(jì)航向和航速控制器。
　　本文首先為高速滑行艇建立了慣性坐標(biāo)系和附體坐標(biāo)系，并推導(dǎo)出了兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在水平的附體坐標(biāo)系下，由質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理和動(dòng)量矩定理推導(dǎo)出了滑行艇的六自由度運(yùn)動(dòng)方程。按照MMG模型的思想，把滑行艇在靜水中的受力分解為慣性類(lèi)水動(dòng)力、粘性類(lèi)水動(dòng)力、回復(fù)力（重力、浮力）、動(dòng)升力、阻尼力、槳力及舵力等。在認(rèn)真分析各項(xiàng)水動(dòng)力的產(chǎn)生原因及測(cè)定方法后，直接給出了水動(dòng)力的數(shù)學(xué)估算公

3、式;同時(shí)還研究了螺旋槳推進(jìn)力和舵力的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，進(jìn)而建立了不同航行狀態(tài)下的靜水中滑行艇運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。
　　然后在定常風(fēng)的假設(shè)下，研究了海風(fēng)干擾模型，并將其疊加到滑行艇在靜水中的六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型中，于是建立了海風(fēng)干擾下的滑行艇運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而就可以研究滑行艇在海風(fēng)干擾下的操縱特性。
　　最后對(duì)上述模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立了滑行艇的五自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。采用S-函數(shù)搭建了滑行艇的SIMULINK模型，并運(yùn)用經(jīng)典的四階龍格-庫(kù)塔