SWATH船穩(wěn)定鰭方案的優(yōu)化及縱向運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、SWATH船是一種具有優(yōu)良耐波性的新型高性能船舶。與常規(guī)的單體船相比，它具有自然運(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)幅度小，波浪中失速少，砰擊、上浪及乘員的暈船概率低等優(yōu)點(diǎn)。由于其水線(xiàn)面積較小，船的縱傾恢復(fù)力矩相應(yīng)減少，隨著速度的增加，作用在下潛體上的MUNK力矩會(huì)以速度平方的速度迅速增加，容易發(fā)生縱向失穩(wěn)。目前，解決這一問(wèn)題的主要方式是在下潛體內(nèi)側(cè)安裝穩(wěn)定鰭。因此，穩(wěn)定鰭尺寸和安裝位置的確定就成為SWATH船建造過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 穩(wěn)定鰭不但

2、是平衡水動(dòng)力縱傾力矩保證SWATH船縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的一個(gè)重要工具，而且它對(duì)SWATH船的機(jī)動(dòng)性、波浪中的運(yùn)動(dòng)性能以及阻力特性等方面都有較大的影響。為了獲得一組較好的穩(wěn)定鰭方案，就必須在穩(wěn)定鰭方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮上述各因素的影響。為此本文在詳細(xì)分析了波浪中SWATH船的縱向運(yùn)動(dòng)性能和穩(wěn)定鰭尺寸、安裝位置等參數(shù)對(duì)SWATH船縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性影響的基礎(chǔ)上建立了SWATH船穩(wěn)定鰭方案的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并利用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)

3、化求解。然后，進(jìn)一步建立了穩(wěn)定鰭方案的多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，并利用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以從優(yōu)化得到的Pareto最優(yōu)解中確定出最滿(mǎn)意的穩(wěn)定鰭方案。 雖然安裝設(shè)計(jì)合理穩(wěn)定鰭的SWATH船本身在波浪中具有較好的運(yùn)動(dòng)性能，但是對(duì)穩(wěn)定鰭采取一定的控制措施以進(jìn)一步改善SWATH船的運(yùn)動(dòng)性能也是必要的?？紤]到實(shí)際SWATH船縱向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)所具有的不確定性，本文采用魯棒控制理論對(duì)其進(jìn)行了控制研究。并結(jié)合線(xiàn)性矩陣不等式理論和概率魯棒性