贺彦峰[1]2001年在《升力反馈减摇鳍及减摇鳍变结构控制方法研究》文中提出对船舶减摇技术的研究已经历了近百年的历史，前后共产生了叁百五十多种减摇装置，其中以减摇鳍的使用最为广泛和有效。减摇鳍是一种主动式减摇装置，它采用力矩对抗原理设计。 目前使用的减摇鳍是一个角度反馈系统，它通过鳍的转角来计算控制力矩，这样就存在一些不足之处，因为鳍上产生的升力和鳍角的对应关系主要靠鳍模的水动力试验来求得。由于鳍的水动力试验有很大的误差，特别是在动态条件下鳍的水动力特性测试更是困难，所以这种控制方法产生的鳍升力不能很好地抵消波浪力矩，从而影响了减摇效果。如果我们能够直接测得鳍上产生的升力，就可以避开鳍角转化为升力时的许多不确定因素，这就是升力反馈减摇鳍系统的基本思想。本课题来源于国家“211工程”重点建设项目，最终在实验室内装备一台升力控制减摇鳍实验装置。 本课题所做的工作主要包括： 1．在原来角度反馈减摇鳍系统的基础上，通过适当的改造建立升力反馈减摇鳍系统的实验台架。 2．利用嵌入式工控机对减摇鳍的控制与操纵部分进行改造，代替原来的模拟器件，使控制部分实现数字化。 3．对升力反馈部分进行设计，安装、测试升力传感器，并对升力信号进行测试。 4．针对角度反馈减摇鳍系统，在控制方法进行进一步的研究。利用滑模变结构控制方法设计控制器、进行仿真，并与传统的PID控制进行仿真对比，以验证其在减摇效果上的优越性。 本文所做的工作不仅具有一定的理论价值，而且还为升力反馈减摇鳍系统的进一步研究工作打下了坚实的基础。
吉明, 金鸿章, 贺彦峰, 王科俊[2]2003年在《广义扰动下升力反馈减摇鳍变结构控制器的设计》文中指出升力反馈减摇鳍是一种新型的减摇鳍,系统的减摇模型具有复杂的非线性针对具有阻尼非线性和惯性非线性特性的升力反馈减摇鳍的减摇模型,将其中的非线性特性等等效为广义扰动,设计了一种简单的滑模变结构控制器-比例切换滑模控制器,在讨论了比例切换滑模控制的存在条件和比例切换滑模控制的可达性的基础上,进行了系统仿真研究.仿真结果显示该控制器对具有非线性阻尼力矩和非线性恢复力矩的船舶横摇运动具有很好的减摇效果和良好的快速性,一般变结构控制存在的抖动现象不明显.
张海鹏[3]2002年在《升力反馈减摇鳍系统的研究及随动系统的改造》文中认为减摇鳍作为船舶的主要减摇装置，已经被使用了70多年，其优良的减摇效果已经得到公认。但它并非十全十美，仍然存在着许多需要改进的地方。目前使用的绝大多数减摇鳍都是角度反馈系统，它通过鳍的转角来计算控制力矩。这样就存在一些不足之处，因为鳍上产生的升力和鳍角的对应关系主要靠鳍的静态水动力试验得到。而鳍的水动力试验存在着很大的误差，特别是在动态条件下，鳍的水动力特性测试更困难，所以这种通过计算求得控制力矩的方法产生的鳍升力无法很好地抵消波浪力矩，因而影响了减摇效果。如果我们能够直接测得鳍上产生的升力，就可以避开鳍角转化为升力时的诸多不确定因素，这就是升力反馈减摇鳍系统的基本思想。 升力控制减摇鳍是一种全新的减摇鳍，它从控制原理上对传统的减摇鳍作了改进，具有很多的优点。升力减摇鳍的研制，对于更好的发挥减摇鳍的作用，进一步提高减摇效果具有重要意义。 在目前生产装船的减摇鳍控制系统中，随动系统的电路始终是由模拟器件构成。模拟电路的缺点显而易见，在控制精度和可靠性、灵活性方面都有局限性。随着电子技术的迅猛发展，减摇鳍系统也需要不断完善和改进，而随动系统的改造就成为必然。 随动系统改造的方向应该是在原有优点的基础上，弥补其不足，也就是提高系统的可靠性、精度以及灵活性。在这种考虑的基础上，我们选定可编程控制器对减摇鳍原有的随动系统进行替换改造。 本课题主要完成以下工作： 1．结合国外科研机构对同类减摇鳍的研究，对照角度反馈减摇鳍系统，对升力减摇鳍的结构和组成作进一步的讨论和改善，最终提出一个工程化的设计。 2．结合减摇鳍系统，较全面地研究了可编程控制器(PLC)的特点、原理以及在减摇鳍系统中的应用，提出了在减摇鳍系统中应用可编程控制器的必要性。 3．选用日本松下公司的FPO系列PLC对减摇鳍的原有随动系统进行替代改造，在实现原有功能的基础上进一步完善。对设计完成后的随动系统进行测试，验证其是否符合减摇鳍系统的工作要求。 4．提出了将PLC应用于减摇鳍控制器的设计，完成前期准备工作，为哈尔滨工程大学硕士学位论文下一步将PLC应用于整个船舶减摇控制系统打好基础。
罗延明[4]2007年在《船舶零航速减摇鳍及其电动伺服系统研究》文中研究表明减摇鳍是目前最常用且应用最成功的船舶主动式减摇装置，减摇效果可达90％以上。然而，只有船舶的航速较高时，减摇鳍才可以有效地减摇，船舶在低航速或零航速情况下，减摇鳍几乎不能进行减摇。主要原因是减摇鳍，升力的产生源于水流流过鳍的速度。当速度很小时，鳍上的升力也变的很小，在零航速时升力也同时消失了。这是传统减摇鳍的主要缺陷。对于在低航速或系泊状态下仍需要减摇的船舶来说，传统的减摇鳍就不再适用了，于是人们提出了零航速减摇鳍的概念。论文来源于国家自然科学基金项“零速下船舶仿生减摇鳍升力机理的研究(50575048)”和哈尔滨工程大学“十五”211工程项目“减摇鳍电伺服系统实验装置”课题。主要研究内容是探索一种能使减摇鳍在零航速或低航速条件下产生升力的解决方案。论文首先对传统减摇鳍升力产生的机理进行了研究，在此基础上对目前实现零航速减摇存在的问题进行了全面的分析，最终确定需要解决的关键问题是减摇鳍如何在零航速下产生升力。针对这一问题，论文参考了国内外的相关资料并进行了初步论证，最终确定采用Weis-Fogh机构来设计零航速减摇鳍。Weis-Fogh机构是英国生物学家T．Weis-Fogh通过对一种黄蜂的飞翔运动的观察分析，发现“振翅拍击和挥摆急动”而产生的新机构。由于Weis-Fogh机构产生升力所起作用的是流体惯性力。因此，它能够在零航速下产生升力。根据Weis-Fogh机构的组成和结构特点，论文提出了双翼纵向拍动型、单翼纵向拍动型和单翼横向拍动型叁种类型的零航速减摇鳍。为了便于前期阶段的研究，鳍型选取了矩形平板翼。在有航速的情况下，基于Weis-Fogh机构的势流理论得到了Weis-Fogh机构的升力和力矩模型，通过对数学模型的逐步退化推导得到了零航速下双翼纵向拍动型和单翼横向拍动型零航速减摇鳍的升力和力矩模型。基于振动薄翼理论，得到了零航速下单翼纵向拍动型零航速减摇鳍的升力和力矩模型。通过对零航速下升力及力矩表达式的分析得到，决定鳍上升力和力矩大小的两个重要因素是鳍翼的旋转角速度和旋转角加速度。这些因素很大程度上取决于鳍的运动规律，论文在Matlab环境下对双翼纵向拍动型零航速减摇鳍在匀速、匀加速、正弦和余弦等运动规律下的升力和力矩进行了数值仿真分析，得到了四种运动规律下双翼纵向拍动型零航速减摇鳍的升力和力矩特性曲线。并且通过对减摇鳍上各种力矩的分析，得到了一种零航速减摇鳍电伺服系统驱动功率的计算方法，为伺服功率的选取提供了理论依据。在Fluent环境下对具有对称儒可夫斯基翼型的单翼纵向拍动型零航速减摇鳍进行了建模和仿真研究，生动地展现了单翼纵向拍动型零航速减摇鳍工作过程中鳍翼周围流场、启动涡和附着涡的变化过程，仿真结果验证了理论分析的正确性。零航速减摇鳍要以特定规律运动，必需依靠伺服系统的驱动才能实现。升力产生的效果取决于伺服系统的性能，尤其是启动的快速性和运行的稳定性。由于海浪的随机扰动等因素的影响，对电磁转矩的控制成为了伺服控制的关键，最终确定伺服系统的控制方式采用滑模变结构空间矢量直接转矩控制，并建立了系统各部分的数学模型。针对空间矢量直接转矩控制存在的脉动问题，通过引入滑模变结构控制对其进行了改进，提高了系统的稳定性。最后在Matlab/Simulink环境下对双翼纵向拍动型零航速减摇鳍控制系统进行了建模和仿真。仿真结果证明，基于Weis-Fogh的零航速减摇鳍减摇效果明显，叁种海况的平均减摇效率达到52.2％，验证了采用Weis-Fogh机构来设计零航速减摇鳍的可行性。有进一步深入研究的价值。
梁燕华[5]2008年在《升力/鳍角综合控制减摇鳍及其控制策略研究》文中研究表明减摇鳍是目前最常用且应用最成功的船舶主动式减摇装置，理论减摇效果可达90％以上。传统的鳍角反馈控制减摇鳍主要依据鳍的静态水动力特性来计算鳍上升力，但减摇鳍在波浪中作往复运动时，鳍上的水动力特性比相应的静态水动力特性要复杂得多；另外，鳍与舭龙骨、鳍与船体以及前后鳍之间也存在相互干扰，鳍上产生的实际升力与鳍角之间存在严重的非线性、不确定关系，这些因素都直接对传统鳍角反馈减摇鳍的减摇性能产生不利影响。于是，人们提出了升力反馈控制减摇鳍的概念。论文来源于哈尔滨工程大学“十五”211重点工程项目“升力反馈控制减摇鳍”课题。论文的主要研究内容是研究一种能克服传统鳍角反馈控制减摇鳍缺点的升力反馈控制的减摇鳍。论文首先介绍了船舶减摇的基本原理及减摇鳍的工作机理，在阐述传统鳍角反馈控制缺点的基础上，对升力控制在减摇鳍系统中的特点及机理进行了分析。结合国内外的相关资料和研究现状，对减摇鳍升力控制具体实施中升力难以测量问题做了研究，并详细分析了所研究系统中升力传感器的工作原理和影响其性能的主要因素。鳍角反馈控制虽然是目前比较成熟的控制方法，但是其仍然存在着一些不足；而升力反馈控制减摇鳍在国内还处于实验阶段。升力／鳍角综合控制方法则是在这样的背景条件下提出的，也是对升力控制减摇鳍系统的改进研究。论文在研究多传感器数据融合技术的基础上，结合哈尔滨工程大学升力鳍试验台架系统，应用信息融合技术构建了升力／鳍角综合控制系统的数据融合模型，以解决升力反馈控制减摇鳍系统中升力信号检测问题。论文对该融合模型构建方法做了深入研究，并验证了应用该模型的升力鳍系统的有效性。多传感器数据融合过程主要研究信号的采集、处理和融合算法，这两部分研究决定了信息融合的精度和系统的控制效果。基于升力／鳍角多传感器信号融合模型的研究基础，应用小波降噪技术来处理数据融合过程中各传感器采集数据。依托数据融合模型采用最优加权的构建原理，先对各采集信号应用小波变换手段进行分解，再分别对各层分解信号利用阈值方法降噪，并按其最优权值分配来融合两路分解后的低频信号，进而重构出升力信号。最后通过实验仿真验证了应用小波降噪数据融合算法的升力鳍系统的减摇效果。论文最后讨论了升力鳍系统中升力指令控制规律，针对减摇鳍系统控制对象存在的非线性特点，应用了模糊PID控制器。同时为了改善基本模糊控制器的动态和稳态性能，引入了可在线修正量化因子和比例因子的子模糊控制器。采用复合模糊控制器的升力反馈减摇鳍系统减摇效果也在研究中做了详细的理论分析和试验仿真。结果表明该系统不但具有良好的自适应性和鲁棒性，且减摇性能也得到了提高。
姚绪梁[6]2005年在《减摇鳍的动态水动力特性及电伺服系统研究》文中进行了进一步梳理船舶减摇鳍是一种应用最广泛的船舶减摇装置,传统的减摇鳍系统通过传感器测得船的横摇信息,经电液驱动系统使鳍转动,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。但由于外界和船舶本身的不确定性和多种复杂的扰动信号使得船舶实际的减摇效果并不能达到设计的要求,有时与希望的设计指标有很大的误差。 论文对影响船舶减摇鳍减摇效果的一个因素,即船舶横摇的非线性运动模型与线性化的模型的差异及适用范围进行研究,得出在船舶非线性横摇模型中,非线性阻尼的影响大于非线性恢复力矩的影响的结论。提出不含5次函数项的横摇非线性模型来替代原有的模型,简化了非线性模型,减少了计算量。 对减摇鳍的鳍角/升力、鳍角/转矩的映射关系的动态水动力模型进行了研究并以水池实验数据为依据,基于Theodorsen理论建立了减摇鳍鳍角/升力、鳍角/转矩的映射的动态水动力模型。应用动态水动力模型将鳍角直接转换成反馈升力及扶正力矩做为船舶横摇数学模型中的反馈信号,从而减少由于鳍角/升力的非线性引起实际减摇与设计的误差。 以异步电动机直接转矩控制技术为理论基础,研究了以异步电动机直接转矩控制技术为核心的减摇鳍电伺服系统的组成结构、控制规律,并结合减摇鳍的特点,提出用异步电机电伺服系统替代以前的电/液伺服系统的方案。仿真实验验证了该系统的可行性。 在减摇鳍PID控制方面,讨论了单神经元网络控制技术,针对船舶减摇的特点在船舶减摇鳍系统中采用以Pe~2(k+d)+Q△u~2(k)为性能指标的单神经元PID控制器,对各种海况下船舶的开环横摇、PID控制器减摇鳍、单神经元自适应PID控制器的减摇鳍进行仿真实验,仿真结果表明将神经元PID自适应控制器与伺服系统的船舶减摇鳍系统相结合的减摇效果较好。
宋吉广[7]2012年在《基于升力反馈的全航速减摇鳍研究》文中认为受到海风、海浪和海流等海洋环境干扰的影响，航行在海上的船舶不可避免的将产生各个方向的摇荡，在这六个自由度的运动中，以横摇影响最为显着。剧烈的横摇将严重影响船舶的适航性、设备的安全性、船员的舒适性和武备的使用性能。为了减小横摇，科技工作者发明了数百种船舶减摇设备，现在应用最广泛的减摇设备有主动式的减摇鳍与被动式的减摇水舱等，对于零低和中高航速下都需要减摇的船舶来说，以往的选择常常是同时配置减摇鳍与减摇水舱。在零低航速下依靠水舱来实现船舶减摇，在中高航速下依靠减摇鳍来实现减摇(或水舱和鳍联合控制实现减摇)，然而水舱不仅要占用舱内宝贵的排水空间，且其减摇效果不高，同时维护两套系统的经济性也欠佳。受升力产生机理的限制，传统减摇鳍上的升力与速度的平方近似成比例，导致在零低航速下提供的稳定力矩有限，因此只适用于中高航速情况下。如果设计一种机构，可以使鳍在零低航速下产生满足船舶稳定需要的足够升力，则可以使减摇鳍应用在零低航速情况下，与中高航速应用的传统减摇鳍互相融合，则可以使减摇鳍应用在零、低、中、高全航速范围内。传统减摇鳍存在的另一个问题是大多采用鳍角作为伺服系统的反馈量，忽略了升力和鳍角之间的不确定性与非线性影响，限制了减摇鳍效果的改善。如果直接采用鳍上产生的升力作为转鳍伺服系统的反馈信号，而不是采用鳍角作为反馈，则可以克服上述问题。由于传统的中高航速鳍角反馈减摇鳍技术已经非常成熟，因此零低航速下减摇鳍技术研究、升力反馈技术研究、零低与中高航速切换策略研究是实现高效率全航速减摇鳍的关键问题。通过新的升力产生机理研究，使鳍可以在零低航速下产生足够升力，就可以使减摇鳍工作在零、低、中、高全航速范围内。文中首先对升力在零低航速下的产生机理进行了探讨，通过不同结构形式的分析，采用基于纵向拍动的结构形式作为全航速减摇鳍的应用类型。建立了更具意义的实际应用鳍型的低航速升力模型，并通过水动力试验对该模型中的未知参数进行了确定和模型的验证工作，从而证明了所提出的理论升力模型的正确性。限于零低航速下特殊的工作方式，鳍在零低航速下所产生的升力和升力维持时间有限，且两者相互矛盾。因此论文对如何增大纵向拍动结构形式的鳍在零低航速下的升力进行了研究。分别讨论了改变鳍轴位置、改变展弦比和改变鳍型等对升力的影响，综合考虑中高航速应用和零低航速应用，以带副翼的平行四边形鳍作为全航速减摇鳍的应用鳍型。针对常用的拱度变形和面积变形，应用建立的试验装置对理论分析结果进行了验证。试验数据显示了理论分析的正确性。升力反馈技术的实现难点恰恰是升力测量方案的实现，要综合考虑力传感器地安装、力的解耦、可维护性和成本等因素。在分析普通鳍角反馈减摇鳍所面临问题的基础上，研究了鳍升力测量的实现方式，由于国际上Sperry、Rolls-Royce和叁菱重工的升力测量方案均存在一些重要的缺点，本文采用哈尔滨工程大学船舶减摇与控制技术研究所设计的基于方形微动轴承的升力测量方法，文中给出了具体的实现形式和机械结构。同时分析了完全采用升力反馈在零低、中高航速下分别面临的问题，因此本文采用升力和鳍角的综合控制方案。通过对零低和中高航速控制特点的分析，决定分别采用不同的控制方法来实现零低和中高航速下的控制。在零低航速下，以稳定力矩最大限度的消耗海浪干扰力矩为目标，通过小波变换和均生函数周期外推对船舶下半周期的横摇姿态进行预测，根据预测结果应用非线性规划确定控制序列中的最优参数，解决了零低航速下鳍上升力的严重非线性、多映射问题。在中高航速下通过T-S模型，将船舶横摇的非线性方程转化为线性时变系统，并通过在线辨识解决了船舶横摇方程的不确定性问题，通过在控制器中引入约束条件，解决了升力反馈减摇鳍在高海况下的失速问题。无论在零低航速下对船舶横摇姿态进行的实时预报，还是在中高航速下对规则后件的在线辨识，都较好的解决了船舶横摇模型的非线性、时变和不确定性问题。针对某型船的参数和减摇需求，设计了零低、中高航速切换策略，仿真结果显示，该控制策略可以满足全航速减摇的应用。
舒小芳[8]2005年在《减摇鳍动态水动力模型及其应用研究》文中研究指明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,可使用迭加方法求解。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,迭加一个给定机冀(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,两部分的迭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
陆淑芳[9]2013年在《船舶减摇鳍系统模糊滑模控制研究》文中认为船舶横摇对航行的安全性和舒适性具有极大的影响,减摇鳍作为一种主动式减摇装置,以其出色的减摇效果广泛安装于各类型船舶上。滑模变结构控制以其设计简单,对扰动和系统参数变化具有不变性的特点,可以提高减摇鳍在不同海况下的减摇效果。本文基于此,重点研究减摇鳍系统的滑模变结构控制算法,并结合模糊控制,有效的减弱了滑模控制的抖振现象。本文的重点研究内容可归纳为以下几点：(1)基于波能谱分析理论,建立长峰波随机海浪扰动模型,采用等能量离散化方法,对不同海情的波高和波倾角进行了数字仿真。(2)考虑海况较恶劣时,横摇运动中存在的非线性因素,针对某艘护卫舰提供的船舶参数,建立了船舶横摇非线性数学模型。(3)根据滑模控制原理,为所研究的减摇鳍系统设计了滑模控制器,仿真结果表明,减摇鳍的滑模控制能够有效地减小船舶横摇,并且海况变得恶劣时,仍能维持较高的减摇效率,说明所设计的控制器鲁棒性较好。(4)滑模控制在设计过程中需要预估干扰和不确定项的上界值,这增加了滑模控制设计的难度。针对于此,本文结合模糊控制,通过设计合适的规则库,设计了基于切换增益调节的模糊滑模控制,使得系统能够自动调整切换函数的增益。(5)针对滑模控制的抖振现象,本文采用模糊控制来调节滑模控制中引起抖振产生的切换项。仿真结果表明,该方法能够有效的削弱控制信号的抖振,并取得良好的减摇效果。
王宇[10]2007年在《船舶零航速仿生减摇鳍控制机理研究》文中进行了进一步梳理船舶在风浪中不可避免地会产生各种摇荡,其中以横摇最为显着,影响也最大。船舶在系泊或低航速状态下,当涌浪周期接近船舶自然横摇周期时,船舶摇摆比航行时更为剧烈。然而,只有船舶的航速较高时,常规减摇鳍才可以有效地减摇;船舶在低航速或零航速情况下,由于流过鳍表面的水流速度为零,鳍上升力也将消失,因而此时减摇鳍几乎不能进行减摇。对于在低航速或系泊状态下仍需要减摇的船舶来说,传统的减摇鳍就不再适用了。随着船舶减摇技术的发展,人们对系泊状态时船舶的减摇能力提出了新的期望。而减摇水舱减摇能力有限,有时甚至出现增摇现象。在减摇领域,零航速减摇鳍技术开发成为人们关注的问题,于是人们提出了零航速减摇鳍的概念。论文来源于国家自然科学基金项目“零速下船舶仿生减摇鳍升力机理的研究(50575048)”,主要研究内容是基于仿生流体力学研究在零来流流场中,依靠减摇鳍主动摆动产生升力的机理,建立船舶零航速仿生减摇鳍的升力模型。论文在广泛调研国内外仿生流体研究包括昆虫、鸟类飞行和鱼类巡游推进机理的理论研究、实验研究、数值模拟和模型研制的基础上,把零航速减摇鳍升力产生模式与昆虫悬停、鸟类飞行及鱼类摆动鳍、尾推进模式作为研究对象,采用理论分析、仿真计算和数值模拟相结合的研究方法,建立了可变弦长Weis-Fogh减摇鳍升力模型和单鳍仿生翼纵摇耦合升沉零航速减摇鳍升力模型;论证了两鳍片间的间隙对Weis-Fogh减摇鳍升力特性的影响;定义了升力对间隙的敏感因子的概念;得出了间隙对减摇鳍弦长的无量纲因子不大于10时间隙对升力影响不大的结论,该结论可以做为实际设计中的参考。论文深入分析了所提出的两种零航速减摇鳍的运动特征和力学机理,结合船舶减摇控制技术,将升力控制引入船舶零航速减摇鳍控制系统中,进一步引入能量限制建立了船舶零航速减摇鳍控制系统。采用仿真分析和数值试验的方法,对可变弦长Weis-Fogh减摇鳍升力模型在不同运动规律下的升力特性进行了研究,结果表明鳍片在一定张开规律下,通过弦长的动态变化,可以达到根据不同海浪周期,提供给船舶不同特性的升力的目的,所建模型能够反映在零速流场中的升力特性。单鳍仿生翼零航速减摇鳍升力模型是基于在非定常流场中对经典叶素理论进行修正,根据库塔-儒科夫斯基假设和船舶操纵性研究中广泛应用的“缓慢移动”假说而建立的。从仿真研究结果可看出,随着各种运动参数如减摇鳍纵摇和升沉幅值、频率、相位角等的不同,升力特性也不同,但纵摇对升力的影响占主要地位,纵摇和升沉两种运动的相位角为45°时升力较大。近年来,升力控制一直是船舶减摇技术的热点,将其引入船舶零航速减摇系统无疑是对船舶零航速减摇的又一发展。通过升力反馈和升力限位,对原有减摇鳍随动系统进行改进,建立了升力控制的船舶零航速减摇鳍控制系统。在不同海情90°浪向下的仿真研究结果表明,零航速减摇效果达到了60%以上,较减摇水舱不足50%的减摇效果有了很大提升。这说明建立的仿生减摇鳍升力模型和控制系统能够满足船舶零航速减摇的需要。
参考文献：
[1]. 升力反馈减摇鳍及减摇鳍变结构控制方法研究[D]. 贺彦峰. 哈尔滨工程大学. 2001
[2]. 广义扰动下升力反馈减摇鳍变结构控制器的设计[J]. 吉明, 金鸿章, 贺彦峰, 王科俊. 哈尔滨工程大学学报. 2003
[3]. 升力反馈减摇鳍系统的研究及随动系统的改造[D]. 张海鹏. 哈尔滨工程大学. 2002
[4]. 船舶零航速减摇鳍及其电动伺服系统研究[D]. 罗延明. 哈尔滨工程大学. 2007
[5]. 升力/鳍角综合控制减摇鳍及其控制策略研究[D]. 梁燕华. 哈尔滨工程大学. 2008
[6]. 减摇鳍的动态水动力特性及电伺服系统研究[D]. 姚绪梁. 哈尔滨工程大学. 2005
[7]. 基于升力反馈的全航速减摇鳍研究[D]. 宋吉广. 哈尔滨工程大学. 2012
[8]. 减摇鳍动态水动力模型及其应用研究[D]. 舒小芳. 哈尔滨工程大学. 2005
[9]. 船舶减摇鳍系统模糊滑模控制研究[D]. 陆淑芳. 大连海事大学. 2013
[10]. 船舶零航速仿生减摇鳍控制机理研究[D]. 王宇. 哈尔滨工程大学. 2007