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《哈尔滨工程大学》 2005年
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减摇鳍动态水动力模型及其应用研究

舒小芳  
【摘要】:船舶减摇鳍是一种应用最广泛的船舶减摇装置,减摇鳍系统通过传感器测得船的横摇信息,经电液伺服系统使鳍转动,在控制系统的作用下,随着变化的横摇运动而不断地改变鳍角,产生抵抗海浪干扰的扶正力矩,从而达到减小船舶横摇的目的。 工程中应用的减摇鳍系统多采用PID控制规律。近些年来,智能控制技术在减摇鳍系统中的应用,进一步提高了船舶减摇鳍的减摇效果,但是传统的PID控制和各种智能控制方法都是基于减摇鳍的定常水动力系数来计算给定鳍角产生的升力,从而调整控制参数,但实际上鳍角变化(从增加到降低)一个来回时的升力系数并不重合,试验表明当鳍角作正弦变化时的升力系数是一个封闭的曲线,而鳍在水中不断的运动,所以用传统的定常水动力系数来计算鳍产生的升力时误差较大,正是由于这种原因使得减摇鳍在实船上的减摇效果远不如仿真时的减摇效果,也限制了智能控制方法在实际的减摇鳍系统中的应用。近年来出现了升力反馈控制减摇鳍(简称升力鳍),升力鳍系统增加一个升力反馈单元,通过升力检测装置直接测得鳍上产生的升力,避免了从鳍角到升力的转换,提高了系统的精度。但升力测量装置安装工艺高,维护不便,维修周期较长,费用较高;且没有一个参考机制来判断压力检测装置所传送的数据是否正确。针对升力鳍的种种不足,本文主要研究鳍在定常流中作正弦振荡运动(即攻角在定常流中作正弦变化)时动态水动力系数的建模与仿真。 本文基于Theodorsen理论建立鳍在定常流中绕轴作正弦运动时的水动力系数的模型,Theodorsen理论:对一个具有小的厚度和拱度的机翼,在给定平均攻角来流中的振动问题,基于线性理论的框架,可使用叠加方法求解。如可以用一个零厚度和零拱度的平板翼,在平均攻角为零的来流中的振动运动的解,叠加一个给定机冀(具有厚度和拱度)在给定平均攻角来流中定常绕流解获得。所以本文将水动力系数分成两部分:定常解部分和振动解部分,两部分的叠加就是鳍绕轴正弦运动的动态水动力系数。 对鳍的定常水动力系数的建模采用经验公式,而对鳍的振动解的建模主
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U664.72

【引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘胜;庞强;李佳来;;船舶减摇鳍电驱动控制系统设计研究[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 罗延明;船舶零航速减摇鳍及其电动伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 庞强;船舶减摇鳍电驱动系统设计研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
2 石伏龙;特定游艇主动式减摇鳍选型与分布定位初步研究[D];武汉理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 岳爱武;魏柏永;焦侬;;减摇鳍系统仿真探讨[J];船舶工程;1990年02期
2 刘胜,荆兆寿;高海情下船舶减摇鳍控制系统的仿真[J];船舶工程;1995年02期
3 廖铭声;减摇鳍的阻力计算[J];船舶工程;1995年04期
4 黄胜,吴见;襟翼减摇鳍的水动力性能与减摇效果研究[J];船舶工程;2000年02期
5 于萍,刘胜,邓志红,金鸿章;减摇鳍升力反馈与鳍角反馈控制的对比[J];船舶工程;2001年02期
6 余音,胡毓仁,金咸定;船舶在波浪中非线性横摇研究的现状和发展[J];船舶力学;2000年01期
7 廖铭声;减摇鳍设计的流体动力计算[J];机电设备;1996年03期
8 崔喜仲 ,王明星;减摇鳍控制系统分析[J];机电设备;1997年04期
9 孟克勤 ,王明星;减摇鳍液压伺服系统分析[J];机电设备;1997年04期
10 廖铭声;减摇鳍的水动力学设计基础[J];机电设备;1997年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张晓宇;非线性系统鲁棒控制及其在力控鳍中的应用[D];哈尔滨工程大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 宋艳秋;绕机翼二相流流动的计算研究[D];大连理工大学;2002年
2 贺彦峰;升力反馈减摇鳍及减摇鳍变结构控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 张海鹏;升力反馈减摇鳍系统的研究及随动系统的改造[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 喻红霞;鱼形舵定常升力的数值模拟与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 许叙遥;船舶减摇技术的若干研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周娟利;党智乾;;基于自调整模糊控制的直线电机矢量控制系统[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
2 刘灵芝;;基于ADVISOR的电动汽车性能仿真研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年03期
3 陈小莉,钟生海;MATLAB在光学实验中的应用[J];安康师专学报;2003年02期
4 贾小平,邢俊文,于魁龙;高速两栖车滑行车体阻力分析与可实现形式[J];车辆与动力技术;2001年01期
5 陈漫,马彪;车辆传动测试系统开发方法探讨[J];车辆与动力技术;2003年02期
6 郭林峰;刘春光;臧克茂;;CAN总线在装甲车辆电传动半实物仿真平台控制系统中的应用[J];车辆与动力技术;2006年03期
7 袁芬;张明;;高速履带车辆诱导轮张紧力的计算与仿真[J];车辆与动力技术;2008年01期
8 冯磊;姚新宇;吴重祥;黄柯棣;;利用C-API的基于RTW实时仿真系统在线调参[J];兵工自动化;2006年01期
9 郭新胜;鱼云岐;陈洪彩;刘飞;朱红;;光学消像旋高精度位置控制[J];兵工自动化;2011年07期
10 王宇;金鸿章;綦志刚;李冬松;;船舶零航速减摇鳍升力仿真研究[J];兵工学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 黄洪艺;彭侠夫;;一类非仿射非线性系统的H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 熊华胜;严浙平;;水下机器人水动力系数估计及其在航向鲁棒控制中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 严浙平;吴迪;周佳加;张勋;;可拓积分变结构控制在AUV航向控制中的仿真应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 傅荟璇;王宇超;杜春洋;;基于粒子群BP神经网络算法舰船航向预报[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
6 黄波;林健;;直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年
7 蔡烽;石爱国;沈泓萃;;不规则波浪激励下的船舶横摇运动动力学研究[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
8 王海涛;熊伟;李中华;;气体增压器充气过程动态仿真研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
9 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;;两种波浪激励下的船舶横摇运动动力学研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
10 赵长征;王新明;于丽丽;刘岩;任和;马少华;;接地故障分析及其电气火灾传播特征[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 贺克羽;新型控制棒水力驱动系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 杨亮;仿金枪鱼摆动尾鳍的水动力性能与推进机理研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
3 章长玖;公路桥梁车桥耦合振动分析[D];郑州大学;2010年
4 陈建伟;风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究[D];郑州大学;2010年
5 周斌;四桨两舵大型船舶螺旋桨的面元法设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 乔晓国;深水浮式结构动力定位能力动态分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 彭锦波;助行机器人机构设计及样机研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 潘胤卓;舰炮自动化弹库交流伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金鸿章,谷云彪,汪滨琦,候兴凯;减摇鳍变参数PID控制器的设计[J];船舶工程;1994年04期
2 王科俊,苏闽,金鸿章;减摇鳍单神经元控制方法研究[J];船舶工程;1999年03期
3 孙静川,刘胜;船舶减摇鳍系统H~∞控制器设计[J];船舶工程;2000年01期
4 于萍,刘胜,邓志红,金鸿章;减摇鳍升力反馈与鳍角反馈控制的对比[J];船舶工程;2001年02期
5 叶瑰昀,罗耀华,金鸿章;减摇鳍模糊参数自整定PID控制器设计及仿真研究[J];船舶工程;2002年03期
6 金鸿章,陈放,许叙遥,吉明;升力鳍实验装置的升力函数发生器[J];船舶工程;2004年03期
7 梁利华;杨鹏;马洁;李国斌;;模糊PID控制器在船舶试验台横摇位置系统中的应用[J];船舶工程;2006年01期
8 马洁;杨鹏;李国斌;;高海情下船舶运动规律及减摇技术仿真研究[J];船舶工程;2006年02期
9 华承昌;国内外游艇产业发展简况[J];船舶工业技术经济信息;2004年10期
10 董艳秋,纪凯,黄衍顺;波浪中船舶横摇稳性的研究[J];船舶力学;1999年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 赖志昌;U型减摇水舱及试验摇摆台实验研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
3 张晓宇;非线性系统鲁棒控制及其在力控鳍中的应用[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 张海鹏;鲁棒滑模反步控制法及其在减摇鳍中的应用[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 曾玉金;高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究[D];浙江大学;2005年
6 姚绪梁;减摇鳍的动态水动力特性及电伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 贺彦峰;升力反馈减摇鳍及减摇鳍变结构控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 张海鹏;升力反馈减摇鳍系统的研究及随动系统的改造[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 綦志刚;减摇鳍在零航速下升力的研究及仿真[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 杨祖泉;基于直接转矩控制的减摇鳍电伺服系统仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 王指国;减摇鳍电伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 张明伟;基于仿生学的微扑翼飞行器控制技术研究[D];西北工业大学;2007年
7 邱敏芝;船舶随浪稳性与航行安全性研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 杨松柏;变形减摇鳍的增升原理研究及数值计算[D];哈尔滨工程大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 金鸿章;王龙金;李冬松;张晓飞;;零航速减摇鳍升力模型分析及系统仿真研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年05期
2 金鸿章;高妍南;潘立鑫;周生彬;;基于改进积分型变结构控制器的近水面机器人减摇鳍系统[J];控制与决策;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王帆;零航速减摇鳍仿生机理及控制关键技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 潘立鑫;水下机器人近水面横遥减摇控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 高妍南;基于变形仿生鳍的机器人减摇控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 宋吉广;基于升力反馈的全航速减摇鳍研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 赵淑香;零航速下减摇鳍的运动规律与能量优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 魏鹏;低航速减摇鳍的升力特性分析及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 周世双;变形鳍水动力特性分析及低航速控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 孟令卫;零航速减摇鳍实验装置研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 吴征宇;电动负载模拟器控制系统的设计[D];大连海事大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖铭声;遭遇波数和波谱及横摇计算公式[J];船舶工程;1986年01期
2 岳爱武;魏柏永;焦侬;;减摇鳍系统仿真探讨[J];船舶工程;1990年02期
3 金鸿章,谷云彪,汪滨琦,候兴凯;减摇鳍变参数PID控制器的设计[J];船舶工程;1994年04期
4 廖铭声;减摇鳍的阻力计算[J];船舶工程;1995年04期
5 焦侬;减摇鳍自适应控制系统的研究和仿真[J];船舶工程;1998年04期
6 徐绍衡;全数字化──船舶自动化技术发展的新方向[J];船舶工程;1998年04期
7 余音,胡毓仁,金咸定;船舶在波浪中非线性横摇研究的现状和发展[J];船舶力学;2000年01期
8 杨盐生;船舶减摇鳍系统的变结构自适应鲁棒控制[J];大连海事大学学报;2000年04期
9 劳国昇,王少新;螺旋桨三因次空泡斗计算[J];大连工学院学报;1984年01期
10 李积德,崔志军;两对鳍优化设计方法[J];哈尔滨船舶工程学院学报;1988年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁利华,杨生,李国斌;DSP控制器在减摇鳍加载系统中的应用研究[J];机床与液压;2003年03期
2 吴冰;;收放式减摇鳍的改进[J];机电设备;1988年05期
3 荆兆寿;;从鱼鳍到舰船的减摇鳍[J];惯性世界;1998年03期
4 孟克勤 ,王明星;减摇鳍液压伺服系统分析[J];机电设备;1997年04期
5 王立贤,汪滨琦;减摇鳍测控系统中仿真转台的正弦运动控制[J];应用科技;2003年10期
6 曹溯萱,邱龙源;鳍箱内减摇鳍鳍角零位调整的新工艺[J];中国修船;2000年05期
7 吴跃斌,谢英俊,徐立,陈鹰;1MN级新型减摇鳍液压系统仿真[J];机床与液压;2004年04期
8 高玮;;惯性技术之窗:陀螺仪是减摇鳍的灵魂[J];海陆空天惯性世界;2011年07期
9 廖铭声;减摇鳍的阻力计算[J];船舶工程;1995年04期
10 焦侬;减摇鳍自适应控制系统的研究和仿真[J];船舶工程;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 周清华;杜留法;杨雄辉;;减摇鳍加强结构CAD/CAE一体化的若干关键技术探讨[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
2 严宝弟;;浅谈减摇鳍装置在新一代救助船上的应用[A];救捞专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
3 迟晓珠;金鸿章;;轴承负荷法测量鳍轴升力[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
4 王科俊;金鸿章;苏闽;;减摇鳍系统的神经网络监督控制[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
5 张洪雨;汤振明;;减摇鳍绕轴摆动时的水动力试验研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(下册)[C];2005年
6 侯培培;邱明伯;胡小华;梁山;;基于FROH的减摇鳍的离散时间控制设计[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张银炎;七○四所减摇鳍旺销[N];中国船舶报;2003年
2 记者 张银炎;七〇四所轻小型减摇鳍获国家专利[N];中国船舶报;2011年
3 余华;华渝总厂获新型减摇鳍订单[N];中国船舶报;2011年
4 记者 耿挺;首套国产伸缩式减摇鳍今亮相[N];上海科技报;2011年
5 记者 张银炎;我国首套伸缩收放式减摇鳍研发成功[N];中国船舶报;2011年
6 记者 张银炎;减摇鳍研发获重大突破[N];中国船舶报;2003年
7 记者 张银炎;集成式电液比例控制轻小型减摇鳍通过鉴定[N];中国船舶报;2010年
8 记者 张银炎;七○四所改写大型减摇鳍生产纪录[N];中国船舶报;2009年
9 记者 张银炎 周升友;大型船用减摇鳍国产化步伐加快[N];中国船舶报;2009年
10 记者 张银炎;七○四所收放式减摇鳍批量装民船[N];中国船舶报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚绪梁;减摇鳍的动态水动力特性及电伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 宋吉广;基于升力反馈的全航速减摇鳍研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王帆;零航速减摇鳍仿生机理及控制关键技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 梁利华;减摇鳍电液负载仿真台性能研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
6 陈放;鳍水动力应用及鳍和水舱综合减摇系统研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 赵为平;大型水面舰艇综合平衡系统研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 罗延明;船舶零航速减摇鳍及其电动伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 张晓飞;船舶零航速减摇鳍建模与控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 綦志刚;船舶零航速减摇鳍升力机理及系统模型研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 舒小芳;减摇鳍动态水动力模型及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 方悦;基于嵌入式的变鳍型减摇鳍控制器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 潘艳;变形减摇鳍及其在水下机器人中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘绪化;减摇鳍虚拟仪器测试及性能分析系统设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 杨林;减摇鳍减横摇系统设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 张兴恩;减摇鳍液压系统设计及研究[D];浙江大学;2013年
7 王安敏;嵌套式减摇鳍设计及变参数控制器优化[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 王彬;船舶多航态对减摇鳍电伺服系统影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 章鑫;基于液压缸压力及鳍角反馈的减摇鳍升力控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 赵淑香;零航速下减摇鳍的运动规律与能量优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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