一、风浪中船舶操纵性问题的探讨（论文文献综述）
苏荣彬[1]（2020）在《三种船型的操纵特性及三体船路径跟踪控制研究》文中提出随着全球航运和贸易的发展,船舶航行密度增大、航速提高,运输船舶在向大型化、专门化发展,有时需要在限制水域中航行。为满足国防、海洋和救助工程等领域的需求,促进了小水线面高性能船舶的发展。单螺旋桨单舵船舶是海洋运输船舶采用最多的船型;双桨双舵船型在客船、军用舰船,工程船舶及部分运输船舶中获得了越来越多的应用;小水线面双体船和三体船作为高性能船舶近年来在国民经济和军用舰船中发挥了日益重要的作用。研究上述在国民经济和国防建设中广泛应用的主要船型船舶的操纵性,旨在提高其航行的安全性和经济性,为改进这三类船舶的操纵控制技术提供参考。本论文针对单舵单桨、双舵双桨和小水线面双体船的操纵性及三体船的运动控制问题进行了系统的研究。完成的主要研究工作如下:（1）建立了船舶操纵运动数学模型,完成了船体流体动力和力矩、船舶主动力和主动力矩;船舶干扰力（风、浪、流）及力矩的计算。（2）完成了典型单螺旋桨单舵船舶的操纵性计算及仿真,包括计算绘制大型集装箱船舶的旋回试验,Z形试验曲线等,给出基于实船数据的仿真结果。研究讨论了多种类型单桨单舵船舶的操纵性和船型参数对船舶操纵的影响。（3）讨论了双桨双舵船舶的操纵性,给出基于实船数据的大型双桨双舵集装箱船仿真结果。仿真研究了浅水环境下双桨双舵船舶操纵性数学模型修正及其浅水模型下操纵性。（4）完成了高速双体船和三体船的建模和操纵性研究,讨论了基于视线法的无人三体船路径跟踪方法,完成了控制器设计和稳定性分析。给出基于改进视线法的无人三体船路径跟踪控制仿真结果,验证了基于视线法的无人三体船路径跟踪方法的有效性。（5）综合分析了单桨单舵船、双桨双舵船和多体船的操纵性,从船型角度出发,考虑三种船型的不同特点,分析排水量、长宽比和方形系数等特征参数对船舶操纵性的影响,得出三种船型对于操纵特性影响的初步结果。
倪生科[2]（2020）在《基于规则的船舶智能避碰决策关键技术研究》文中提出船舶智能避碰决策作为实现智能船舶的关键技术之一,一直以来受到国内外航海研究领域学者的重点关注。为保证船舶智能避碰决策系统输出决策方案的合理性、有效性和可信性,需要在《国际海上避碰规则》和海员良好船艺要求下对船舶避碰及路径规划技术进行研究。目前研究存在的问题包括:未将局面辨识模型融入避碰算法中、未考虑《国际海上避碰规则》的要求以及船舶操纵性对避让效果的影响、路径规划算法的稳定性及输出方案实用性有待加强、多船避碰策略设计不合理导致船舶间避让方案协同性不足等。鉴于上述问题,论文主要开展以下几方面工作。为保证决策方案的合理性及提高决策的智能化程度,提出一种局面类型辨识方法,并以辨识结果作为约束条件对路径规划算法的优化方向进行限定。该方法基于《国际海上避碰规则》中关于会遇局面条款的定性描述以及前人开展的局面类型辨识研究为基础,分析及总结不同会遇态势下的船舶交会特征参数范围的基础上,结合局面类型划分的完整性和唯一性要求,采用敏感度分析方法删除无相关性的判断要素,利用布尔表达式技术将局面类型判断结果表达出来,随后基于避碰效率、海员通常做法以及良好船艺的要求,构建避让行动方式判断的特征指标,同样利用布尔表达式技术对不同会遇态势下负有避让义务的船舶避让策略进行表示。为提高避碰决策及路径规划算法的可靠性及优化效率,保证输出方案符合航海实践要求,提出考虑船舶操纵性影响的船舶转向和变速两种避碰决策方法,前者通过引入多种群协同进化搜索方式克服传统遗传优化转向决策算法中出现的早熟收敛问题,综合考虑航行规则的要求、船舶安全性以及复航等指标建立约束条件以及适应度函数,并利用非线性规划技术将航行经验融入到算法中,通过对对遇、小角度交叉以及追越三种不同会遇态势案例的仿真研究,验证转向避让决策算法的有效性;后者通过对船舶减速避让过程的分析,建立以DCPA为基础的复航时机判断方法,采用数值优化方法求取满足安全要求的主机转速值,确定船舶复航操作的时机和位置,通过对大角度交叉会遇案例的仿真研究,验证变速避让决策模型的有效性。为保证多船会遇态势下船舶间避让行动的协调性,基于排队论理论、协同学理论以及多层编码技术提出一种新的多船避碰决策及路径规划方法。该方法将一定范围内的所有船舶构成一个交通系统,将多船避碰决策过程模拟成船舶排队接受决策服务的随机服务系统,由于系统的状态向量由各船舶（子系统）的状态向量共同决定,基于空间碰撞危险度和时间碰撞危险度指标方式建立具有优先权的排队规则,并利用多层编码技术实现对处于第一优先级中船舶决策方案的协同优化,最后分别利用三船会遇和六船会遇案例的仿真研究,验证该多船避碰决策方法的有效性。这种多船避碰策略首次将避碰算法的优化对象由单艘船舶上升到满足要求的一类船舶,实现船舶间的共同协作,减少决策方案的盲目性和对抗性。基于《国际海上避碰规则》和海员通常做法针对开阔水域的船舶智能避碰及路径规划技术进行了深入研究,从决策对象确立的合理性、决策模型的可靠性以及输出决策方案的适用性角度提出一种实用的避碰决策方法,基于不同会遇态势下的决策仿真,验证所提出避碰算法的有效性。与以往的研究方法相比,所提出的方法得到的决策方案更加符合航海实践并保证各船舶间避让行动间的协调性,该研究丰富了船舶避碰决策的理论基础和技术手段,对实现智能避碰决策具有较好的理论意义和应用价值。
梅斌[3]（2020）在《基于自航试验的船舶操纵运动灰箱辨识建模》文中进行了进一步梳理船舶操纵性是航运业、造船界、船级社和国际海事组织共同关心的话题和事项。船舶操纵运动建模是研究船舶操纵性的重要手段。鉴于船舶运动存在非线性特征和受到海洋环境影响,本文研究了基于自航试验的灰箱辨识建模方法,期望建立有效、实用的船舶操纵运动模型。在深水条件、操纵运动与船舶摇荡互不干扰条件下,深入研究船舶操纵运动灰箱辨识建模,开发出适应于海上船舶运动预报与仿真的操纵运动辨识建模算法。辨识建模是重要的船舶操纵运动建模方法之一,但是航海领域的船舶操纵运动模型研究不同于船舶与海洋工程领域,需要考虑试验方案的动力学约束。本文使用基于参考模型的灰箱辨识及其改进算法,对静水船舶操纵运动和海上实船操纵运动的建模问题进行深入研究,为自主导航、自主避碰提供有效实用的船舶操纵运动数学模型。最后使用标准船模和实船的自航试验进行验证。本文主要研究工作和成果如下所示:1.操纵试验反压舵角的舵力、船舶横倾和数据分布特性研究。推导操纵试验反压舵角时舵力增加的解析表达式,使用船舶数值仿真试验检验解析表达式的有效性,分析横倾变化和主机负荷变化。基于概率密度算法计算并对比Z形试验和旋回试验数据分布的广泛性。结果表明:（1）舵力增加的解析表达式为双曲线函数,函数精确有效。（2）定常旋回时反压舵角导致舵力增加幅度达到100%,40万吨超大型矿砂船达到240%;反压舵角导致横倾加剧,主机负荷波动。（3）大幅反压舵角导致Z形试验的数据分布比旋回试验更广泛。因此,由于数据分布的广泛性与操纵的安全性存在冲突,标准操纵性试验适用于辨识建模。2.基于参考模型的灰箱辨识算法建立自航模操纵运动模型。基于偏最小二乘算法计算船舶主尺度权重,优化船舶主尺度向量。计算主尺度向量间的相似度,筛选出参考模型。使用相似准则消除参考模型和建模对象的尺度差异,提出基于参考模型的建模（RM）,为基于参考模型的辨识建模奠定基础。采用基于随机森林（RF）和贝叶斯神经网络（BRN）补偿基于参考模型建模的加速度误差,提出基于参考模型的灰箱辨识建模,使用标准船模KVLCC2水池试验进行验证。结果表明:（1）RM建模预报+35°)旋回试验进距、战术直径、船艏向90°时间和船艏向180°时间,与自航模结果的比值为1.028、0.967、1.051、1.052。（2）RM-RF只能预报Z形试验,旋回试验预报不具有稳定性。根据船舶操纵运动机理,优化RF的输入输出,建立RM-IRF。RM-IRF预报结果与自航模结果的比值为0.991、0.957、1.014、1.013。因此,基于参考模型的灰箱辨识建模具有一定的有效性,优化的输入输出提升了模型泛化能力。3.灰箱辨识建模的超参优化及白箱模型的辨识。基于灰箱辨识建模框架采用支持向量机（SVM）作为辨识算法,建立RM-SVM灰箱辨识建模。通过遍历软间隔、核函数比例和不敏感边界的数值范围,分析超参调节对RF-SVM建模精度影响。针对超参调节的均方误差量纲与权重问题、目标函数优化的不连续与不可导的问题,采用相关系数的1范数作为目标函数,基于模式搜索算法（PS）进行迭代优化求解,提出了 RM-PSM-SVM算法。采用线性回归算法辨识RM-PSM-SVM的预报结果,获得整体型模型水动力系数,实现灰箱模型与白箱模型的转化。结果表明:（1）当迭代次数达到20时,目标函数值达到0.99,趋近于最大值1。（2）比较了多种灰箱辨识建模的算法精度,RM-PSM-SVM预报+35°旋回试验进距、战术直径、船艏向90°时间和船艏向180°时间与自航模结果的比值为1.004、0.983、1.003、0.985。（3）辨识RM-PSM-SVM灰箱模型结果,获得了整体型模型,与约束模试验结果比较,横向速度的线性水动力系数精度达到50%,转向速度的线性水动力系数精度达到65%,舵角的3次水动力系数精度达到70%。4.实船的海上干扰求解与试验修正及其操纵运动灰箱辨识建模。首先,校验实船试验众多的测量设备及其精度,选择合适的数据来源用于辨识建模。其次,针对海上风浪流干扰导致的船舶漂移,在定常旋回和均匀流等假设的基础上,计算了风浪漂移力和漂移距离。最后,采用优化算法求解调节参数,修正了风浪流干扰,从而提出了旋回试验干扰求解与试验修正方法。YUKUN实船试验算例表明:（1）海流占该次试验轨迹漂移距离的主要成分、风力次之、波浪最小;改进的旋回试验海上干扰求解与试验修正方法有效可靠。（2）其他文献的干扰求解与试验修正方法是本方法的一种特例。（3）使用RM-PSM-SVM算法建立实船操纵运动灰箱模型,20°右旋回试验的横向速度相关系数达到0.85,其余变量相关系数达到0.90以上;35°左旋回试验轨迹的预报误差小于50m。因此,提出的试验修正方法和灰箱辨识建模有效实用。本文所有实验采用Matlab/Visual C++编程实现,建立的灰箱模型验证了船模试验——实船试验研究路线的有效性。该研究对提升航海安全保障具有重要的现实意义。
张晓磊[4]（2020）在《救助船舶运动7DOF数学模型的研究》文中认为船舶与海洋工程的实践应用与船舶操纵模拟器的发展,共同驱动着波浪中船舶操纵运动数学模型的研究。以高海况（本文特指6级海况及以上）中的船舶救助为背景,针对目前船舶操纵模拟器对救助船运动模拟精度不足的问题,本文从操纵性-耐波性统一数学模型、高海况中的减摇问题、波浪载荷求解问题和实时运动模拟4个方面开展深入研究,目的在于提高数学模型特别是救助船运动数学模型的精度,为船舶在高海况中的运动特性分析和救助船操纵模拟器行为真实感的研究提供理论支撑。（1）在统一模型方面,本文综合考虑环境载荷对船舶运动的影响,基于Cummins统一模型系统化的建立了完备的6DOF耦合船舶运动数学模型。其中,全面集成船体水动力、阻力-推进、回复力、舵力、风和波浪载荷模块,还特别考虑了流作用及波浪中舵桨沉深等问题。对主要模块进行了逐一的计算或验证,以保证各模块的有效性和准确性,其中横摇阻尼计算的最大误差在5%左右,阻力-推进系统的桨速计算最大误差约10.9%。（2）在减摇数学模型方面,由于救助船配备有可控被动减摇水舱,因此针对高海况下救援过程中的减摇问题,采用哈密尔顿动力学建立一般形式的减摇水舱数学模型,进而推导得到矩形横剖面的U型减摇水舱模型,在此基础上给出两侧气阀的最佳相位PD控制模型;将减摇水舱模型与6DOF船舶运动数学模型相结合,建立了完整的7DOF船舶-减摇水舱耦合运动数学模型。为验证减摇水舱及气阀控制模型的准确性和有效性,对仅考虑横摇和水舱液位的2DOF模型进行了规则波中的试验与仿真对比。结果表明,被动和可控被动减摇水舱确实能达到很好的减摇效果,减摇分别达46.5%和66.9%。（3）在波浪载荷数值计算方面,本文同时考虑一阶波激载荷和二阶平均漂移载荷对船舶操纵运动的影响。在频域范围,基于流场速度势非线性边值问题,运用摄动展开法建立无限水深有航速条件下的线性边值问题;采用3D Green函数源法对一阶辐射和绕射问题进行数值求解,基于动量守恒原理,推导建立了计算量小、收敛性快的漂移载荷远场表达,并开发相关的载荷计算程序。以简单几何半球体、Wigley-I船、带有艉部外飘的S175船及Mariner船为研究对象,对本文方法的可靠性和有效性进行验证。结果表明,本文方法对辐射、绕射和波浪诱导运动等一阶问题,能保证计算结果的精度;对于二阶漂移载荷,在垂荡和纵摇运动的谐振频率附近,能较好预测漂移载荷的峰值位置;在短波长λ/L<0.5区域,本文结果相比其他主要研究学者的数值结果,能更好的趋向于渐进理论值。在时域范围,将模块化7DOF数学模型应用于实船,全面分析其对操纵性-耐波性问题预测的精确性和有效性。实船对象包括带有方艉的南海救111（NHJ111）、Mariner、带有艉部外飘的S175及育鲲（YuKun）。静水回转操纵中,通过与试验值的对比表明,7DOF模型精度可达7.0%,且预测结果优于经验方法和2D切片理论方法。在波浪中的操纵中,以Mariner和S175为对象,对发表稀缺的短峰波漂移载荷进行预测,与已发表其他学者的规则波数值结果相比,本文结果略小且有明显的振荡特性,回转圈和运动量的预测结果,与试验值和其他学者的结果吻合较好;对于YuKun,进行风、流和浪联合作用下的回转操纵计算,本文结果与试验回转圈吻合很好,充分表明所建立数学模型的优良船型适用性及其所能达到的最大预测精度,能较好预测实际海况中的船舶运动。采用已验证的7DOF数学模型,在6级海况下对NHJ111的操纵运动进行仿真预测,包括静水中风和流作用的操纵、短峰波中考虑舵桨沉深及减摇水舱作用下的操纵等。（4）将验证的7DOF数学模型应用于救助船操纵模拟器,自主开发了完整的船舶-减摇水舱耦合运动仿真测试平台,从视感和体感角度模拟高海况下的救助船运动。视感方面,为解决短峰波载荷计算耗时问题,本文提出采用并行同步追逐插值方法,将视景帧速率从7 FPS提升到20 FPS,满足了实时可视化15 FPS的最低要求,兼顾了模型的“精度”和计算的“实时”。体感方面,引入6DOF Stewart摇摆台,采用洗出滤波算法和动态虚拟装配算法,从试验和仿真方面实现了救助船的摇荡运动模拟,为配备有Stewart摇摆台的救助船操纵模拟器研究和相关标准制定奠定基础。
詹星宇[5]（2020）在《基于统一理论的实海域船舶操纵性与航行安全界限研究》文中研究指明传统的船舶操纵性研究和规范制定主要针对静水的情形,而实际船舶在海上航行时遭受的风、浪等环境干扰力作用给船舶操纵运动带来不可忽视的影响。2013年国际海事组织（IMO）发布了“恶劣海况下维持船舶操纵性的最小推进功率临时导则”,对船舶航行安全提出了基本要求。鉴于波浪中操纵性问题的复杂性,国际拖曳水池大会（ITTC）也于近年成立了波浪中操纵性专家委员会进一步开展研讨工作。本文根据操纵—耐波统一理论思想,搭建了操纵船体力、桨力、舵力、风力、辐射流体动力和波浪力模型等,特别考虑了主机工作界限下转速和功率随螺旋桨负荷的变化影响,同时采用PID控制器算法实现航向控制,最终建立了船舶在不规则波中的“纵荡-横荡-横摇-首摇”四自由度操纵运动数学模型,并基于MATLAB平台自主编制了仿真计算程序。操纵运动数学模型中重点完成辐射流体动力和波浪力模型的构建。提前建立了多工况下的一阶和二阶波浪力数据库,能够根据实时航速与浪向实现插值和调用,并运用Newman近似法即时建立考虑差频漂移力成分在内的完整二阶漂移力系数矩阵。通过求解时延函数来考虑辐射运动引起的流体记忆效应,其中对船舶的辐射阻尼系数进行了高频段的渐近修正,并采用半解析法计算时延函数积分。此外,针对仿真程序的可靠性开展了部分验证工作。基于上述数学模型,本文开展了波浪中船舶的操纵运动仿真研究。完成了船舶在波浪中的回转运动、Z形运动和直航运动仿真试验,结合航迹、运动特征参数及时历曲线分析船舶回转性、转首性和航向稳定性的变化,从物理角度详细地探究了海况等级、航速、浪向等参数对于操纵运动的影响过程及规律。进一步地,本文开展了恶劣海况中最小推进功率与航行安全界限研究。基于IMO的相关要求,通过直接模拟方法快速而有效地计算了恶劣天气下船舶维持基本操纵能力的最小推进功率值,并基于本文提出的安全航行衡准准则,进一步拓展至船舶在多重海况下的主机功率界限和安全海况界限。本文所建立的数学模型能够较为全面和准确地模拟船舶在实海域环境下的操纵运动,开展系列仿真计算与评估时省去了CFD模拟或模型试验所需的大量时间或人力物力成本,相关研究方法对于设计船舶主机功率的选取及在航船舶的实际航行操纵均具有较高的参考和工程应用价值。
周闯[6]（2020）在《基于MMG和多体动力学的船舶动力响应研究》文中提出目前,国内外学者针对船舶在水中的运动研究主要以船舶的操纵性为主,船舶的操纵性是衡量一艘船舶航行性能的重要指标。研究船舶操纵性主要有“整体法”和“分离法”（MMG）,因“整体法”对研究船舶的整体数据要求高而适用度狭窄,故“分离法”成为研究船舶运动的主要方法。国内外学者通过“分离法”（MMG）构建船舶在静水中的四自由度或六自由度操纵模型,作用于船舶上的力包括裸船体自身的惯性力和粘性力,由推进装置作用产生的螺旋桨力和舵力,并对船体、螺旋桨和舵之间的相互作用加以考虑,再联合分析船舶在不同风、浪、流下的运动状态,但是考虑锚泊或船上结构运动影响的动力响应研究较少,因此本文提出“分离法”（MMG）和多体动力学对船舶进行动力响应研究。本文基于ANSYS-SCDM平台建立船舶三维实体模型,依照“分离法”（MMG）思想,针对裸船体、螺旋桨、舵的数学模型构建船舶的运动模型,再根据实际工程要求,利用多体动力学施加船舶受到的其它力、力矩,从而构建联合动力仿真模型,开展船舶多体动力响应研究。本文以运输船、助航标志船及自卸砂船为例,开展船舶动力联合仿真研究。（1）分析运输船在横向立杆锚泊状态下,不同工况时船舶运动状态及所能承受的最大正横迎流。结果表明该运输船在横向锚泊状态下,随着船舶载货量的增加,船舶排水量相应增加,重心相对降低,抗倾覆能力相对下降,抵抗横向来流的能力下降。（2）分析助航标志船在流体力及锚链载荷下的动力学响应,确定适合的助航标志船升降系统。结果表明运用荷载缓和体系原理,采取艏锚块与平衡块相结合的形式,能够满足助航标志船水域水位升降变化工况对于助航标志船横向位移、纵向位移以及垂向位移等方面的相关要求,该设计方案可行。（3）分析自卸砂船输送带架在不同角度、不同速率平转时,船舶运动状态及对稳性的影响。结果表明随着自卸砂船输送带架平转角度的增加,横倾变化减小;随着输送带架平转速率的增加,横倾变化增加。（4）由以上三艘实船动力学研究,可知本文所建立的基于“分离法”和多体动力学的船舶动力学联合仿真能够解决实际工程问题,对相似问题的研究提供了参考。
徐家润[7]（2020）在《不同航行条件的船舶操纵对推进系统性能影响研究》文中认为我国船舶产业正处于蓬勃发展阶段,从配套产品的设计研发到运营服务的相关技术正在快速推进,人们也越来越追求其系统的智能化设计和管理。而推进系统作为船舶动力系统的重要组成,与能量传递和船舶运动密切相关,但其系统组成复杂,不仅要关注各个组成部分的单独性能,还需要关注系统整体的配合性能,需要把推进系统作为“整个系统”进行研究。对于系统整体的配合性能不仅是考虑推进系统的动力性,而且要考虑更多的操纵性、经济性和安全性。本文根据38800DWT散货船的工作原理及相关设计规范,总结了推进系统的建模结构和要求,基于MATLAB/Simulink仿真软件建立了三自由度运动的推进系统操纵性能仿真平台:建立了包含柴油机Mussel模型、螺旋桨扭矩模型、船舶阻力模型和船舵模型在内的基础推进系统模块,还建立了可实现多工况仿真功能的三自由度MMG（Manoeuvring Model Group）操纵模型,建立了包括主机转速控制与船舵控制在内的控制系统模型和环境干扰模型,完成的推进系统整体性能的仿真平台能够应用于该散货船推进系统的性能研究。同时,基于船舶实际航行状态,本文分析了一般船舶不同的航行条件,并结合不同航行条件总结了船舶可能运行的不同工况。然后基于已建立的性能仿真平台对船舶的设计工况和变工况进行仿真,总结出推进系统稳态和动态的运行特性。讨论了阻力特性变化和操纵条件变化对推进系统配合性能的影响,分析性能参数的影响因素和变化趋势,为改善推进系统性能和优化控制提出一定参考意见。并最后提出一种基于不同操纵模式下油耗预测的航行优化方法。本文的研究工作为船舶推进系统性能的研究服务,建立的仿真模型可作为综合评价设计结果和运行参数变化的工具,并提供模拟平台。
王丽元[8]（2019）在《船舶纵浪航行非线性随机运动响应预报方法研究》文中进行了进一步梳理船舶在波浪中的运动响应及其控制一直是船舶工程领域的前沿和热点课题,它对于保证船舶在航行状态的安全具有非常重要的意义。船舶在波浪中的运动响应与船舶的稳性及是否发生倾覆密切相关。到目前为止,已经针对船舶在横风横浪中的稳性取得了大量而深入的研究成果。但是,通过对大量船舶海难事故的统计与分析,即使船舶的设计生产过程完全满足国内和国际的稳性规范和标准,在纵浪或斜浪中航行的船舶也可能会发生大幅度的横摇运动,甚至导致倾覆事故的发生。随着第二代完整稳性的提出,船舶纵浪中航行的动力特性研究与控制,已经成为世界范围内的研究热点。本文基于第二代完整稳性衡准,主要采用非线性随机动力学的方法研究船舶的参数横摇运动和骑浪横甩运动,研究船舶在随机波浪中的参数横摇运动的概率密度函数和极值分布,研究如何减小船舶的参数横摇运动,通过船模试验验证舵减摇对减小参数横摇的有效性,以及不同参数对舵减摇的影响,同时研究不同的减摇鳍控制方式对参数横摇的影响,以及波群和畸形波作用下船舶的参数横摇运动。本文的研究工作,揭示了船舶不同失效模式产生的机理,提出了可行的控制船舶运动的方法。本文研究对于保证船舶波浪中的航行安全,提高船舶的设计水平和设计衡准,具有重要的理论意义和工程价值。本文主要研究内容和结论如下:（1）随机波浪作用下的船舶参数横摇运动概率密度研究。建立船舶参数横摇运动微分方程,利用随机平均法研究参数横摇运动响应的稳态概率密度函数。开发可以计算船舶参数横摇运动的概率密度函数的计算程序。研究结果表明在随机波浪作用下,迎浪比随浪更容易激发大幅参数激励横摇运动,艏斜浪相比于尾斜浪更加危险。随着航向角的增加,波浪强迫激励是发生大角度横摇的主要原因。特征波长一定,随着航速增加,横摇角超过某一角度的范围变小。（2）改进的PID减摇鳍控制系统研究。减摇鳍可以有效地降低船舶的横摇,但关于减摇鳍控制方式对减摇效果的影响的研究很少。由此,本文基于神经网络算法优化传统的减摇鳍PID控制系统,开发SIMULINK仿真计算程序,研究改进的减摇鳍控制系统以适应船舶的非线性环境载荷及非线性参数横摇运动。研究结果表明,对于船舶非线性参数横摇运动,改进的PID控制系统要优于传统的PID控制系统,在随机波浪中表现良好,可以使船舶的横摇角度变小,提高了减摇鳍的减摇效果。（3）特殊波列作用下的船舶参数横摇运动研究,包括随机波群和畸形波作用下的船舶参数横摇运动研究。船舶参数横摇运动是一个缓慢生成过程,受波浪有效作用时长影响。因此,研究舰船在波群中的参数横摇十分重要。用群高和群长特性参数来表征随机波群的高度特征和长度特征。本研究开发了随机波群作用下的船舶参数横摇模拟计算系统,可以用于评估波群参数对参数横摇的影响。研究表明,群长参数增加,随机波浪包含更多的连续高波,相对群高参数,群长参数对参数横摇影响更明显。采用相位角调制法模拟了畸形波,研究畸形波下的单自由度船舶参数横摇运动。研究结果表明,采用相位调制法可以在相应的时间上模拟出畸形波,虽然波高会显着增大,但是对于航行中的船舶,其波浪力和遭遇频率相关,所以对于畸形波而言,其最大横摇角对于正常波列下的横摇角有升高,但是并不一定发生在波高最大的时刻。（4）建立船舶在随机纵浪中的一自由度纵荡运动方程,采用随机梅林科夫解析方法求解船舶的骑浪概率,同时进行参数敏感性分析。通过计算分析,骑浪概率随着有义波高的增加而增加,随着波浪特征周期的增大而减小,随着螺旋桨转速的增大而增大。减小骑浪概率的有效措施为降低螺旋桨转速,进而降低船舶的速度使船速尽可能远离波速范围。（5）基于累积艏摇原理,建立随机波浪中船舶横甩运动模型,通过船舶单自由度艏摇运动响应方程来模拟船舶的艏摇运动,采用随机平均法求解艏摇运动的稳态概率密度函数及概率分布函数。研究不同参数对船舶横甩运动的影响,研究结果表明:横甩运动随着有义波高的增加而增加,随着特征周期的增加而增加。（6）参数横摇的舵减摇分析模型试验研究。模型试验是研究船舶水动力耐波性和操纵性能的重要手段,本文基于模型试验,验证舵减摇效果,同时研究相关参数对舵减摇效果的影响,其中包括:舵控制参数、舵减摇模块开启的时刻、最大舵角、航速以及载荷参数如波长等,为船舶舵减摇提供依据和参考。研究表明,随着航速的增加,船舶在静水中的横摇阻尼系数随之增大。当遭遇频率与横摇固有频率的比值在等于2附近时,船舶在迎浪的情况下,发生了大幅横摇,观测到了参数横摇现象。船舶发生大幅参数横摇运动时,开启舵减摇模块,可以减小船舶的参数横摇运动。同时,在船舶参数横摇运动发生的初期,开启舵减摇模块,同时使舵的转角和控制参数尽可能的大,可以得到更好的减摇效果。
袁培银[9]（2019）在《滑坡涌浪水域船舶非线性运动机理及预控方法研究》文中研究说明水库岸坡的岩土体失稳后下滑,产生滑坡涌浪,滑坡涌浪对航行船舶、水工结构、沿岸人员的安全,构成巨大的威胁。实际工程中,对滑坡涌浪的空间传播特性、船舶通航安全及船舶操纵预控研究的不够深入,因此,研究滑坡涌浪水域船舶非线性运动机理及预控方法具有重要的理论和现实意义。本文基于滑坡体入水湍流运动耦合方法,利用动网格技术,建立滑坡涌浪入水砰击模型,细化滑坡体高速入水砰击的全过程,实现模拟过程中边界元的实时变化,研究滑坡体入水后各物理量及河道内各监测点水位变化情况;同时,设计相应的物理模型试验,分析滑坡涌浪的形成、传播过程;揭示滑坡体宽度、厚度、宽厚比对空间传播特性的影响规律;结合三峡库区实际货运量情况,研究滑坡类型、航行速度、航行位置、运动状态对船舶强非线性运动影响;获得河道断面处、河道弯曲段、直线河道区域内,滑坡涌浪传播过程中的波陡变化规律及滑坡涌浪爬升情况;围绕滑坡涌浪水域船舶非线性运动特性及预控方法等问题展开研究,取得主要成果如下:（1）滑坡体高速入水的砰击特性研究建立滑坡体的入水砰击模型,并对其进行验证,结合三峡库区航道特点,细化滑坡体的入水过程,研究滑坡体入水位移随着滑坡倾角、滑坡位置、滑坡体积的变化特点,揭示滑坡体的入水速度及自由面的变化规律。（2）滑坡涌浪的空间传播特性研究结合三峡库区的河道现状,采用物理模型试验的方法,剖析滑坡涌浪形成过程,研究滑坡体的宽度、厚度、宽厚比对首浪高度的影响,确定滑坡沿程涌浪在直线河道、弯曲河道、滑坡断面处的空间传播特性。（3）滑坡涌浪水域船舶非线性运动特性试验研究以滑坡涌浪空间传播为基础,探索船舶与滑坡涌浪相互作用全过程,针对典型工况,分析船舶横摇、纵摇、艏摇、横荡等自由度的运动特性,探讨航行位置、航行速度、滑坡方量、航行状态对船舶横摇运动特性影响。（4）滑坡涌浪波陡变化及爬升特性研究结合河道模型特点,研究滑坡断面、直线河道、河道弯曲等区域内滑坡涌浪波陡随传播距离的变化规律;揭示滑坡涌浪在船舶周围的爬升规律。（5）滑坡涌浪水域船舶通航安全预控方法研究分析滑坡涌浪水域船舶运动机理,设计系泊缆索的布置形式,研究各系泊状态船舶的横摇运动特性,提出滑坡涌浪水域船舶应急抛锚及转向的预控方法。（6）滑坡涌浪水域船舶操纵运动特性研究依据船舶操纵运动理论,建立滑坡涌浪水域船舶操纵运动模型,并对其进行验证;研究滑坡涌浪水域船舶运动轨迹,提出船舶通航安全的操纵运动方法。
王建琴[10]（2019）在《限制水域中船舶路径保持与跟踪控制研究》文中研究表明限制水域是指受水深、岸壁所限或存在桥墩、其他停泊/航行船舶等障碍物的水域。航行于限制水域的船舶,其水动力和运动性能有如下特点:1)船舶靠岸航行时,受船-岸相互作用的影响,船体受到一个岸吸力和一个把船艏排开的力矩作用,使船舶丧失直线航行能力,甚至导致船-岸碰撞事故发生;2)由于通航密度大,船与船之间的距离小,船舶易受船-船相互作用的影响而偏离航线,甚至发生船-船相撞事故;3)船舶航速低,舵效差,且容易受外界环境尤其是风扰动的影响;4)船舶在浅水域靠岸航行时,水动力受水深变化和船-岸相互作用的影响,使船舶受力和运动具有不确定性。为了保障船舶在限制水域中的安全航行,需要对船舶运动进行合理的控制;而上述特点使得限制水域中船舶运动控制是一个易受外界环境干扰的不确定系统的控制问题,加上舵效差,使该控制问题更加困难和复杂。所以,研究限制水域中的船舶运动控制问题具有非常重要的意义和实际参考价值。本文对限制水域中船舶的路径保持和跟踪控制进行研究。在路径保持中,当限制水域中的船舶受到船-船相互作用时,通过路径保持控制器可以使得船舶恢复到并保持在原来的航线上;在路径跟踪中,通过路径跟踪控制器,可以使得限制水域中从任意初始位置出发的船舶跟踪并保持在与时间无关的期望直线路径上。本文首先研究了船-船相互作用下的船舶路径保持问题;然后研究了风作用下的路径跟踪问题,分别设计了状态反馈控制器和输出反馈控制器;最后研究了变水深工况下的路径跟踪问题。论文具体内容如下:论文第一部分（第三章）基于输入-输出反馈动态补偿线性化的方法,设计了限制水域中船舶路径保持控制器。在路径保持问题中,需要同时考虑船舶的横向位置和艏向角,而本文的船舶运动控制系统只有一个控制输入（舵角）,因此这是一个欠驱动控制问题。为此,将横向位置和艏向角的线性组合作为重新定义的系统输出,采用输入-输出反馈线性化的方法,将原本四阶单输入-多输出非线性系统变换成二阶单输入-单输出线性系统。通过合理地选取新定义输出中的线性系数,保证了系统内动态稳定。为了解决二阶系统存在模型不确定性和受外界干扰的问题,引进了扩张状态观测器,对二阶系统中的未知项进行实时估计,并将估计值代入输入-输出反馈控制算法中,得到限制水域中船舶路径保持控制器,使船舶受船-船相互作用影响和存在模型不确定性时,能够恢复到并且保持在初始航线上。理论分析和仿真试验验证了该控制策略的有效性。论文第二部分（第四章）基于鲁棒H?保性能控制,设计了风作用下的路径跟踪控制器。在限制水域中,船舶运动模型系数随船-岸距离的变化而改变,通过将船舶横向位置看作是范数有界的时变参数,得到了带时变参数的线性不确定系统。将船舶位置与期望路径的横向偏差的积分信号作为系统的扩张状态,得到了扩张状态线性不确定系统;结合保性能控制和鲁棒H?技术,设计对不确定模型和外界干扰具有鲁棒性的鲁棒H?保性能路径跟踪控制器。根据Schur补引理,将该控制器的求解问题转化成求解带线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到最优鲁棒H?保性能控制器的解。通过风作用下船舶运动控制仿真,验证了该控制策略的有效性。论文第三部分（第五章）基于更新增益-高增益状态观测器,设计了限制水域中船舶输出反馈路径跟踪控制器。高增益状态观测器能够快速重构系统的状态,对不确定模型和过程扰动具有鲁棒性。然而,在稳态时高增益状态观测器对测量噪音非常敏感。为此,本文引进更新增益技术,设计更新增益-高增益状态观测器,既保留高增益状态观测器的优点,又能够抑制测量噪音对系统的影响。将得到的状态估计值代入到第二部分设计好的状态反馈控制器中,得到基于状态观测器的输出反馈控制器。通过理论分析和仿真试验,验证了该控制策略的有效性。论文第四部分（第六章）基于改进的LOS制导律和自适应滑模控制方法,设计变水深工况下沿岸航行船舶的路径跟踪控制器。在浅水变水深工况中,船-岸相互作用随水深变化而改变,使得船舶在航行过程中产生变化的漂角。为此,本文采用高增益扩张状态观测器对漂角进行实时估计,将估计值代入到LOS制导律中,得到基于高增益扩张状态观测器的LOS制导律。此外,限制水域中船舶艏向运动系统存在未知参数,且易受外界扰动的影响,为此通过引进自适应滑模控制策略,设计船舶艏向控制系统。结合设计的制导系统和控制系统得到船舶路径跟踪控制系统,使得沿岸航行船舶在变水深工况下能够无稳态误差地跟踪期望路径。基于Lyapunov定理和级联系统理论,分析验证了闭环控制系统的稳定性。通过仿真比较,验证了所提出的路径跟踪控制策略的优越性。本论文研究了限制水域中船舶的路径保持和跟踪控制问题,针对具体问题设计了不同的控制策略,通过理论分析和仿真试验,验证了各控制策略下闭环控制系统的稳定性和性能,为限制水域中的船舶路径保持和跟踪控制提供了理论依据和实际参考。
二、风浪中船舶操纵性问题的探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、风浪中船舶操纵性问题的探讨（论文提纲范文）
（1）三种船型的操纵特性及三体船路径跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文主要工作及内容安排 |
| 2 船舶操纵运动数学模型 |
| 2.1 船舶操纵运动坐标系和平面运动方程的建立 |
| 2.1.1 船舶操纵运动坐标系的建立 |
| 2.1.2 船舶平面运动数学模型方程式的建立 |
| 2.1.3 船舶操纵运动参量的无量纲化 |
| 2.2 船体流体动力和力矩的计算 |
| 2.2.1 作用于船体上的惯性类流体动力和力矩 |
| 2.2.2 作用于船体上的粘性类流体动力和力矩 |
| 2.3 船舶主动力和主动力矩的计算 |
| 2.3.1 螺旋桨水动力的计算模型 |
| 2.3.2 船舶舵的流体动力和力矩计算模型 |
| 2.3.3 舵机性能计算模型 |
| 2.4 船舶干扰力(风、浪、流)及力矩的计算模型 |
| 2.4.1 风的干扰数学模型 |
| 2.4.2 浪的干扰数学模型 |
| 2.4.3 流的干扰数学模型 |
| 3 单螺旋桨单舵船舶的操纵特性及仿真研究 |
| 3.1 船舶操纵性概述 |
| 3.2 大型集装箱船舶操纵特性试验仿真研究 |
| 3.2.1 旋回试验 |
| 3.2.2 Z形试验 |
| 3.3 船型参数对船舶操纵的影响 |
| 3.3.1 多种类型单桨单舵船舶的操纵特性试验 |
| 3.3.2 船舶参数对操纵特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 双桨双舵船舶的操纵特性及仿真研究 |
| 4.1 双桨双舵船舶仿真试验 |
| 4.1.1 旋回试验 |
| 4.1.2 Z形试验 |
| 4.2 浅水环境下双桨双舵操纵特性研究 |
| 4.2.1 浅水环境下船舶操纵性数学模型修正 |
| 4.2.2 浅水环境下操纵特性研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 高速双体船和三体船的操纵特性研究 |
| 5.1 高速双体船操纵特性试验 |
| 5.1.1 高速双体船数学模型 |
| 5.1.2 高速双体船操纵特性试验 |
| 5.2 三体船操纵特性研究 |
| 5.2.1 三体船数学模型 |
| 5.2.2 三体船操纵特性试验 |
| 5.3 所研究三种船型的操纵特性比较分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于改进视线法的三体船路径跟踪控制 |
| 6.1 LOS导航算法 |
| 6.2 LOS制导律设计 |
| 6.2.1 位置误差分析 |
| 6.2.2 VLOS制导律设计 |
| 6.2.3 控制器设计 |
| 6.2.4 稳定性分析 |
| 6.3 仿真验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
（2）基于规则的船舶智能避碰决策关键技术研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 船舶避碰决策的研究现状 |
| 1.2.1 确定性方法 |
| 1.2.2 启发式方法 |
| 1.2.3 存在的问题及分析 |
| 1.3 基础理论研究现状 |
| 1.3.1 碰撞危险评估 |
| 1.3.2 船舶领域 |
| 1.4 论文研究内容与结构 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 论文结构 |
| 2 船舶运动数学模型 |
| 2.1 船舶运动坐标系 |
| 2.2 分离型数学模型 |
| 2.2.1 船舶附加质量 |
| 2.2.2 螺旋桨的推力和转矩计算 |
| 2.2.3 舵机特性及舵上水动力 |
| 2.2.4 环境干扰力及力矩 |
| 2.2.5 主机控制模型 |
| 2.2.6 船体黏性流体动力及力矩 |
| 2.3 船舶响应型模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 船舶会遇态势定量划分 |
| 3.1 基于《国际海上避碰规则》的会遇态势辨识方法 |
| 3.1.1 现有船舶会遇态势的研究及不足 |
| 3.1.2 碰撞危险评估 |
| 3.1.3 会遇局面辨识模型 |
| 3.1.4 局面构成要素敏感性分析 |
| 3.1.5 局面构成要素计算 |
| 3.1.6 局面类型的逻辑辨识 |
| 3.2 本章小结 |
| 4 国际避碰规则下的避碰决策 |
| 4.1 前提假设 |
| 4.2 遗传算法基本原理 |
| 4.2.1 遗传算法概述 |
| 4.2.2 遗传算法基本概念 |
| 4.2.3 标准遗传算法 |
| 4.3 船舶避碰动态系统数学模型 |
| 4.3.1 船舶动态避碰参数计算模型 |
| 4.3.2 船舶操纵性对船舶避让参数影响的仿真测试 |
| 4.4 基于混合遗传算法的船舶转向决策方法 |
| 4.4.1 多种群协同进化避碰算法 |
| 4.4.2 融入航行经验的混合遗传避碰算法 |
| 4.5 基于线性扩展的变速避碰决策方法 |
| 4.6 船舶避碰决策算法的完备性论证 |
| 4.6.1 案例1: 对遇局面 |
| 4.6.2 案例2: 大角度交叉局面 |
| 4.6.3 案例3: 小角度交叉局面 |
| 4.6.4 案例4: 追越局面 |
| 4.6.5 讨论与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 复杂会遇态势下的多船协同避碰决策 |
| 5.1 多船避碰决策理论分析 |
| 5.1.1 多船避碰特点及避碰流程设计 |
| 5.1.2 现有多船避碰决策方法及存在问题 |
| 5.2 多船协同避碰决策模型 |
| 5.2.1 协同学理论 |
| 5.2.2 排队论理论 |
| 5.2.3 多阶段避碰策略设计 |
| 5.2.4 协同进化机制 |
| 5.3 仿真试验 |
| 5.3.1 船舶会遇局面设置 |
| 5.3.2 试验1仿真结果 |
| 5.3.3 试验2仿真结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 附录A 多种群遗传算法 |
| 附录B 具有优先权的服务排队规则 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于自航试验的船舶操纵运动灰箱辨识建模（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.2.1 理论意义 |
| 1.2.2 工程意义 |
| 1.3 船舶操纵运动建模的进展 |
| 1.3.1 船舶操纵性标准与规则的进展 |
| 1.3.2 船舶操纵运动建模方法的进展 |
| 1.3.3 船舶操纵运动EFD建模方法的进展 |
| 1.3.4 船舶操纵运动CFD建模方法的进展 |
| 1.4 船舶操纵运动辨识建模算法的进展 |
| 1.4.1 白箱辨识建模 |
| 1.4.2 黑箱辨识建模 |
| 1.4.3 灰箱辨识建模 |
| 1.5 船舶操纵运动模型结构与参数的进展 |
| 1.6 船舶自航试验及其标准的进展 |
| 1.7 本研究领域存在的问题 |
| 1.7.1 模型方面的问题 |
| 1.7.2 数据方面的问题 |
| 1.7.3 算法方面的问题 |
| 1.8 本文的主要工作安排 |
| 1.8.1 拟解决问题与分析 |
| 1.8.2 研究对象 |
| 1.8.3 研究思路 |
| 1.8.4 论文结构 |
| 2 船舶操纵运动辨识建模的模型、算法和试验方案 |
| 2.1 辨识建模的模型 |
| 2.1.1 船舶操纵的运动学 |
| 2.1.2 船舶操纵的动力学 |
| 2.2 辨识建模的算法 |
| 2.2.1 约束模试验的辨识 |
| 2.2.2 自航模试验的辨识 |
| 2.3 试验方案及其动力学约束 |
| 2.3.1 试验方案 |
| 2.3.2 理论计算舵力和横倾的方法 |
| 2.3.3 理论计算舵力与横倾的结果与分析 |
| 2.3.4 仿真计算舵力与横倾的方法 |
| 2.3.5 仿真计算舵力与横倾的结果与分析 |
| 2.3.6 理论计算与仿真计算的结果小结 |
| 2.4 试验方案的数据空间分布 |
| 2.4.1 试验数据分布的求解算法 |
| 2.4.2 试验数据分布的结果及分析 |
| 2.5 研究对象 |
| 2.5.1 自航模-KVLCC2 |
| 2.5.2 实船-YUKUN |
| 2.6 本章小结 |
| 3 自航模试验的灰箱辨识建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 参考模型及其筛选 |
| 3.2.1 参考模型 |
| 3.2.2 主尺度向量优化 |
| 3.2.3 主尺度向量筛选 |
| 3.3 基于参考模型的非辨识建模(RM) |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 KVLCC2的参考模型筛选 |
| 3.3.3 非数据驱动的RM建模实例 |
| 3.4 基于参考模型的灰箱辨识建模 |
| 3.4.1 灰箱模型 |
| 3.4.2 基于参考模型-随机森林的辨识建模(RM-RF) |
| 3.4.3 基于参考模型-贝叶斯神经网络的辨识建模(RM-BRN) |
| 3.4.4 改进的基于参考模型-随机森林的辨识建模(RM-IRF) |
| 3.5 本章小结 |
| 4 灰箱辨识建模的超参优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于RM-SVM的灰箱辨识建模 |
| 4.2.1 纵向加速度LSVM的求解 |
| 4.2.2 横向加速度和转向加速度LSVM的求解 |
| 4.2.3 纵向、横向和转向加速度的预报 |
| 4.2.4 RM-SVM与SVM的建模区别 |
| 4.3 RM-SVM超参对建模精度的影响分析 |
| 4.3.1 软间隔 |
| 4.3.2 核函数比例 |
| 4.3.3 不敏感边界 |
| 4.4 RM-SVM的超参优化方法 |
| 4.4.1 PS超参优化算法 |
| 4.4.2 PS优化RM-SVM超参 |
| 4.5 超参优化与辨识建模的结果与分析 |
| 4.5.1 超参优化的结果与讨论 |
| 4.5.2 辨识模型的有效性验证 |
| 4.5.3 辨识模型的泛化能力与预报精度评价 |
| 4.6 灰箱辨识建模的算法对比 |
| 4.7 自航模整体型操纵运动模型辨识 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 灰箱辨识建模的实船验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实船试验数据处理 |
| 5.2.0 实船试验概况 |
| 5.2.1 测量设备及数据 |
| 5.2.2 定位测速测量数据的校核与分析 |
| 5.2.3 风速风向测量数据的校核与分析 |
| 5.3 干扰求解与试验修正的方法 |
| 5.3.1 干扰求解与试验修正的问题描述 |
| 5.3.2 干扰求解与试验修正的假设条件 |
| 5.3.3 干扰求解与试验修正的方法设计 |
| 5.4 干扰求解与试验修正的结果与分析 |
| 5.4.1 风浪漂移力的计算结果 |
| 5.4.2 风浪漂移距离的计算结果 |
| 5.4.3 轨迹的漂移距离的修正结果 |
| 5.4.4 附体坐标系速度的修正结果 |
| 5.4.5 求解与修正的结果分析 |
| 5.5 实船操纵灰箱模型验证算例 |
| 5.5.1 实船灰箱模型训练 |
| 5.5.2 实船灰箱模型泛化能力与预报精度评价 |
| 5.6 实船整体型操纵运动模型辨识 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 关于Z形试验中突然反压舵角时舵的法向力相关因素 |
| 附录B 船型及主尺度数据 |
| 附录C 参考模型的船舶尺度 |
| 附录D 船舶海试数据 |
| 附录E RM-RF算法随机森林的训练结果 |
| 附录F 育鲲轮试验的场地与天气概况 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）救助船舶运动7DOF数学模型的研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 船舶操纵模拟器的研究现状及进展 |
| 1.2.1 国外研究 |
| 1.2.2 国内研究 |
| 1.3 船舶运动数学模型的研究现状及进展 |
| 1.3.1 船舶操纵运动建模的发展 |
| 1.3.2 波浪载荷理论计算的研究 |
| 1.3.3 波浪中船舶操纵运动的研究 |
| 1.3.4 船舶操纵模拟器用数学模型的研究 |
| 1.3.5 减摇水舱数学模型的研究 |
| 1.4 本文主要研究的问题和思路 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 救助船在波浪中的操纵运动数学模型 |
| 2.1 救助特例中的运动问题 |
| 2.2 运动学方程 |
| 2.2.1 坐标系统 |
| 2.2.2 运动变量的符号表示 |
| 2.2.3 运动学坐标变换 |
| 2.3 动力学方程 |
| 2.3.1 平移方程 |
| 2.3.2 转动方程 |
| 2.3.3 刚体动力学方程的矩阵表达 |
| 2.4 6DOF船舶运动数学模型 |
| 2.4.1 统一数学模型的一般形式 |
| 2.4.2 船体水动力模型 |
| 2.4.3 横摇阻尼建模 |
| 2.4.4 阻力-推进建模 |
| 2.4.5 船体回复力建模 |
| 2.4.6 舵力建模 |
| 2.4.7 风载荷 |
| 2.4.8 波浪载荷 |
| 2.4.9 流作用下的船舶运动方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 船舶-减摇水舱数学模型及验证 |
| 3.1 坐标系统及运动学分析 |
| 3.1.1 坐标系统 |
| 3.1.2 舱内流体的运动学分析 |
| 3.2 7DOF船舶-减摇水舱数学模型 |
| 3.2.1 一般形式的船舶-减摇水舱数学模型 |
| 3.2.2 船舶-矩形横剖面U型减摇水舱数学模型 |
| 3.2.3 舱内流体阻尼 |
| 3.2.4 舱内流体运动控制 |
| 3.3 船舶-减摇水舱数学模型的验证 |
| 3.3.1 船舶-减摇水舱降阶数学模型 |
| 3.3.2 仿真分析及试验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水动力和波浪载荷的频域计算及验证 |
| 4.1 坐标系和流场定义 |
| 4.2 流场速度势边值问题 |
| 4.2.1 非线性边值问题 |
| 4.2.2 线性边值问题 |
| 4.3 基于3D Green函数法的载荷数值计算 |
| 4.3.1 边界积分方程及相关问题 |
| 4.3.2 水动力及波浪载荷 |
| 4.4 数值计算与对比验证 |
| 4.4.1 计算对象 |
| 4.4.2 辐射问题 |
| 4.4.3 绕射问题 |
| 4.4.4 波激载荷诱导运动 |
| 4.4.5 平均波浪漂移力 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 船舶-减摇水舱数学模型的实船仿真和验证 |
| 5.1 计算对象 |
| 5.2 静水中实船操纵运动的计算和验证 |
| 5.2.1 NHJ111的静水操纵计算 |
| 5.2.2 Mariner的静水操纵计算 |
| 5.2.3 S175的静水操纵计算 |
| 5.3 波浪中实船操纵运动的计算和验证 |
| 5.3.2 Mariner在波浪中的操纵计算 |
| 5.3.3 S175在波浪中的操纵计算 |
| 5.3.4 YuKun在实际海况中的操纵计算 |
| 5.4 环境载荷作用下的NHJ111船运动仿真 |
| 5.4.1 静水中风和流作用下的操纵仿真 |
| 5.4.2 波浪中考虑舵桨沉深的操纵仿真 |
| 5.4.3 减摇水舱作用下NHJ111船的操纵仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 救助船操纵模拟器的动感模拟 |
| 6.1 数学模型在救助船操纵模拟器中的应用 |
| 6.2 视感模拟的实时算法设计 |
| 6.2.1 仿真测试平台的开发 |
| 6.2.2 实时算法设计 |
| 6.2.3 实时算法测试——短峰波中NHJ111船的实时操纵仿真 |
| 6.3 Stewart摇摆台的体感运动模拟 |
| 6.3.1 基于运动学分析的动态装配算法 |
| 6.3.2 基于Stewart摇摆台的体感运动模拟 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于统一理论的实海域船舶操纵性与航行安全界限研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 船舶操纵性研究 |
| 1.2.2 波浪中船舶操纵性及数学模型仿真研究 |
| 1.2.3 船舶最小推进功率和航行安全性研究 |
| 1.2.4 国内外研究综合评述 |
| 1.3 本文主要工作与创新点 |
| 第二章 船舶操纵运动数学模型与仿真程序 |
| 2.1 船舶操纵运动数学模型 |
| 2.1.1 坐标系与符号表示 |
| 2.1.2 操纵运动方程 |
| 2.1.3 船体力模型 |
| 2.1.4 桨力模型 |
| 2.1.5 舵力模型 |
| 2.1.6 风载荷模型 |
| 2.2 波浪中船舶操纵运动仿真程序 |
| 2.3 研究目标船型(KVLCC2) |
| 2.3.1 船桨舵参数 |
| 2.3.2 操纵运动模型参数 |
| 2.3.3 风载荷系数 |
| 2.4 静水中操纵运动仿真与验证 |
| 2.4.1 静水中回转运动 |
| 2.4.2 静水中Z形运动 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 辐射力和波浪力的计算理论与方法 |
| 3.1 不规则海浪模型 |
| 3.2 船舶在波浪上的运动理论概述 |
| 3.2.1 频域运动理论 |
| 3.2.2 二阶波浪力理论 |
| 3.2.3 脉冲响应法和时域运动理论 |
| 3.3 摇荡运动辐射力 |
| 3.4 一阶和二阶波浪力 |
| 3.4.1 一阶波浪力 |
| 3.4.2 二阶波浪力 |
| 3.4.3 波浪力数据库 |
| 3.5 相关计算与验证 |
| 3.5.1 算例:圆柱形浮体 |
| 3.5.2 算例:KVLCC2 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 船舶在波浪中的回转与Z形运动 |
| 4.1 主机工作界限 |
| 4.1.1 主机工作界限模型 |
| 4.1.2 仿真及对比分析 |
| 4.2 船舶在波浪中的回转运动 |
| 4.2.1 仿真结果验证 |
| 4.2.2 海况的影响 |
| 4.2.3 初始浪向与航速的影响 |
| 4.3 船舶在波浪中的Z形运动 |
| 4.3.1 海况的影响 |
| 4.3.2 初始浪向与航速的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 恶劣海况下船舶的最小推进功率和航行安全界限 |
| 5.1 航向自动控制 |
| 5.1.1 航向自动控制模型 |
| 5.1.2 仿真算例 |
| 5.2 船舶的最小推进功率 |
| 5.3 恶劣海况下船舶的直航运动及航行安全界限 |
| 5.3.1 安全航行衡准准则 |
| 5.3.2 不同主机功率时的直航运动及安全界限 |
| 5.3.3 不同海况时的直航运动及安全界限 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 研究总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 附录 A 风载荷系数计算公式 |
（6）基于MMG和多体动力学的船舶动力响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 操纵性国内外研究现状 |
| 1.2.2 船舶与海洋结构物动力学国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究工作 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 创新点 |
| 第二章 船舶运动仿真数学模型 |
| 2.1 船舶操纵运动方程 |
| 2.1.1 坐标系与船舶运动情况 |
| 2.1.2 运动方程式的建立 |
| 2.1.3 船舶空间运动受力分析 |
| 2.2 裸船体流体动力及力矩模型 |
| 2.2.1 惯性类流体动力及力矩模型及其近似估算 |
| 2.2.2 粘性类流体动力及力矩模型及其近似估算 |
| 2.3 螺旋桨推力及主机特性模型 |
| 2.4 舵力及舵机特性模型 |
| 2.5 流的作用-均匀流作用于船体上的流体动力模型 |
| 2.5.1 均匀流场中的运动学关系分析 |
| 2.5.2 船舶在均匀流中的流压力和流压力矩 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 船舶动力数值仿真 |
| 3.1 船舶动力响应流程 |
| 3.2 多体动力学+MMG模型建立 |
| 3.3 船舶回转仿真验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 船舶动力学数值仿真实例 |
| 4.1 运输船操纵仿真 |
| 4.1.1 研究内容及运输船参数 |
| 4.1.2 运输船装载单榀钢管拱时最大横流 |
| 4.1.3 运输船装载两榀钢管拱时最大横流 |
| 4.1.4 运输船装载两榀格子梁起吊单榀时最大横流 |
| 4.1.5 运输船装载两榀钢管拱起吊单榀时最大横流 |
| 4.2 助航标志船动力仿真 |
| 4.2.1 助航标志船资料 |
| 4.2.2 水位下降时助航标志船的运动分析 |
| 4.2.3 水位上升时助航标志船的运动分析 |
| 4.3 自卸砂船动力仿真 |
| 4.3.1 自卸船数据 |
| 4.3.2 自卸砂船输送带架不同角度横转对船舶稳性的影响 |
| 4.3.3 自卸砂船输送带架不同速率横转对船舶稳性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 MMG和多体动力学船舶动力响应耦合 |
| 1 MMG 和多体动力学联合方法 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
（7）不同航行条件的船舶操纵对推进系统性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 船舶推进系统仿真的研究现状 |
| 1.2.1 推进系统集成研究现状 |
| 1.2.2 推进系统操纵性能研究现状 |
| 1.2.3 推进系统优化油耗的研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 推进系统的性能仿真平台 |
| 2.1 船舶推进系统仿真 |
| 2.1.1 低速机的Mussel拟合模型 |
| 2.1.2 螺旋桨推力和扭矩的数学模型 |
| 2.1.3 船体阻力的数学模型 |
| 2.2 船舶操纵系统仿真 |
| 2.2.1 船舵的数学模型 |
| 2.2.2 船舶操纵的运动学方程 |
| 2.3 船舶推进与操纵的控制系统仿真 |
| 2.3.1 主机转速控制系统仿真模型 |
| 2.3.2 船舵与航向控制系统仿真模型 |
| 2.4 推进系统仿真模型的修正 |
| 2.5 推进系统稳态性能仿真结果分析 |
| 2.5.1 船舶稳定航行工况仿真 |
| 2.5.2 船舶稳定航行工况的机、桨稳态配合性能 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 考虑航行条件的负载干扰研究 |
| 3.1 船舶不同的航行条件分析 |
| 3.2 航行中风浪增阻引起的环境干扰 |
| 3.2.1 平均风阻力干扰模型 |
| 3.2.2 平均波浪阻力干扰模型 |
| 3.3 船舶操纵运动引起的环境干扰 |
| 3.3.1 操纵运动对伴流分数的干扰与修正 |
| 3.3.2 操纵运动对推力减额的干扰与修正 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 船舶推进系统变工况操纵性能仿真分析 |
| 4.1 性能仿真平台的SIMULINK模型 |
| 4.2 阻力特性变化对推进系统性能的影响 |
| 4.2.1 不同阻力特性下的稳态性能分析 |
| 4.2.2 阻力特性变化的动态性能分析 |
| 4.3 操纵条件变化对推进系统性能的影响 |
| 4.3.1 船舶加减速运动仿真 |
| 4.3.2 船舶大舵角回转和Z型操纵 |
| 4.3.3 航程风、浪海况下操舵仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于不同操纵模式油耗预测的航行优化研究 |
| 5.1 同一航程的不同操纵模式 |
| 5.1.1 航程设定与航行参数 |
| 5.1.2 设定不同操纵模式 |
| 5.2 不同操纵模式下的油耗预测及比较分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 附录 A |
| 附录 B |
（8）船舶纵浪航行非线性随机运动响应预报方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 参数横摇 |
| 1.1.2 骑浪/横甩 |
| 1.1.3 纯稳性丧失 |
| 1.1.4 过度加速度 |
| 1.1.5 瘫船稳性 |
| 1.2 国内外研究现状及进展 |
| 1.2.1 非线性动力学方法 |
| 1.2.2 模型试验方法 |
| 1.2.3 数值计算分析方法 |
| 1.2.4 风载荷对参数横摇的影响 |
| 1.2.5 减小参数横摇的措施和手段 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基本理论概述 |
| 2.1 船体运动坐标系 |
| 2.2 波浪载荷的计算 |
| 2.2.1 切片理论 |
| 2.2.2 三维势流理论 |
| 2.2.3 波浪谱 |
| 2.3 耐波性运动方程 |
| 2.4 随机平均法介绍 |
| 2.5 数值求解方法简介 |
| 第3章 随机波浪作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 3.1 船舶参数横摇运动方程 |
| 3.2 随机平均法求参数横摇稳态概率密度 |
| 3.3 求解参数激励 |
| 3.4 计算结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 统一模型下的参数横摇运动数值模拟与分析 |
| 4.1 船舶操纵运动方程 |
| 4.1.1 流体惯性力及力矩 |
| 4.1.2 螺旋桨纵向力 |
| 4.1.3 舵力及其力矩 |
| 4.2 操纵耐波运动统一模型 |
| 4.3 数值计算结果与分析 |
| 4.3.1 耐波性验证分析 |
| 4.3.2 操纵性验证分析 |
| 4.3.3 舵控制参数对舵减摇的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 神经网络优化的减摇鳍控制系统研究 |
| 5.1 减摇鳍运动控制微分方程 |
| 5.2 神经网络算法 |
| 5.3 减摇鳍控制系统的稳定性分析 |
| 5.4 计算结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 特殊波列作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 6.1 波群作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 6.1.1 波群的模拟 |
| 6.1.2 波群作用下的参数横摇运动研究 |
| 6.2 畸形波作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 6.2.1 畸形波的判定 |
| 6.2.2 相位角调制法 |
| 6.2.3 畸形波作用下的参数横摇运动研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 随机波浪下的船舶骑浪横甩运动动力特性研究 |
| 7.1 船舶骑浪运动动力特性研究 |
| 7.1.1 船舶骑浪运动微分方程 |
| 7.1.2 随机Melnikov方法 |
| 7.1.3 骑浪运动参数敏感性分析 |
| 7.1.3.1 有义波高对骑浪运动的影响 |
| 7.1.3.2 特征周期对骑浪运动的影响 |
| 7.1.3.3 转速对骑浪运动的影响 |
| 7.2 船舶横甩运动动力特性研究 |
| 7.2.1 船舶横甩运动微分方程 |
| 7.2.1.1 横甩运动微分方程 |
| 7.2.1.2 参数确定 |
| 7.2.2 随机平均法求解艏摇运动稳态概率密度函数 |
| 7.2.3 不同参数对横甩运动的影响 |
| 7.2.3.1 有义波高对横甩运动的影响 |
| 7.2.3.2 特征周期对横甩运动的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 参数横摇控制试验研究 |
| 8.1 试验条件与设备 |
| 8.1.1 试验模型 |
| 8.1.2 控制系统 |
| 8.2 横摇自由衰减试验 |
| 8.3 无舵控制试验 |
| 8.4 舵减摇控制试验 |
| 8.4.1 最大舵角的影响 |
| 8.4.2 舵减摇模块开启时刻的影响 |
| 8.4.3 不同波长下舵减摇效果 |
| 8.4.4 不同航速下舵减摇效果 |
| 8.4.5 控制参数对舵减摇的影响 |
| 8.5 本章小结 |
| 第9章 总结及展望 |
| 9.1 全文总结 |
| 9.2 主要创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）滑坡涌浪水域船舶非线性运动机理及预控方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 滑坡运动预测方法研究现状 |
| 1.2.2 滑坡涌浪物理试验研究现状 |
| 1.2.3 船舶非线性运动的研究现状 |
| 1.2.4 船舶通航安全的研究现状 |
| 1.2.5 船舶操纵运动的研究现状 |
| 1.3 本论文研究内容及技术路线 |
| 第二章 滑坡涌浪模型试验设计 |
| 2.1 滑坡涌浪模型试验 |
| 2.1.1 缩尺比 |
| 2.1.2 滑架设计 |
| 2.1.3 滑槽设计 |
| 2.1.4 滑坡体设计 |
| 2.1.5 河道模型设计 |
| 2.1.6 河道水深 |
| 2.2 滑坡涌浪试验测量 |
| 2.2.1 测点布置示意图 |
| 2.2.2 超声波浪采集分析装置 |
| 2.2.3 流速仪 |
| 2.2.4 系泊缆索张力测量系统 |
| 2.3 滑坡涌浪模型试验工况 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 滑坡体入水砰击模拟研究 |
| 3.1 入水砰击模型的建立 |
| 3.2 滑坡体入水砰击特征分析 |
| 3.2.1 滑坡体入水过程研究 |
| 3.2.2 滑坡体入水位移变化特征研究 |
| 3.2.3 滑坡涌浪自由液面特征分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 滑坡涌浪水域船舶运动响应试验研究 |
| 4.1 船舶设计及自由衰减试验 |
| 4.1.1 船舶类型 |
| 4.1.2 船舶模型设计 |
| 4.1.3 船舶运动姿态采集器设计 |
| 4.1.4 自由衰减试验 |
| 4.2 船舶与滑坡涌浪相互作用过程研究 |
| 4.3 滑坡涌浪首浪高度特性研究 |
| 4.3.1 选取工况及涌浪形成过程 |
| 4.3.1.1 选取工况 |
| 4.3.1.2 滑坡涌浪形成过程研究 |
| 4.3.2 滑坡首浪高度研究 |
| 4.3.2.1 各工况滑坡涌浪首浪高度研究 |
| 4.3.2.2 滑坡体厚度对涌浪首浪高度的影响研究 |
| 4.3.2.3 滑坡体宽度对涌浪首浪高度影响研究 |
| 4.3.2.4 滑坡体宽厚比对涌浪首浪高度影响研究 |
| 4.3.2.5 滑坡初始涌浪的波高及周期 |
| 4.3.2.6 各工况水位值对比分析 |
| 4.4 滑坡体下滑后流场速度研究 |
| 4.4.1 流速测量方案 |
| 4.4.1.1 大范围表面流场测量 |
| 4.4.1.2 小范围表面流场测量 |
| 4.4.2 大范围表面流场分析 |
| 4.5 滑坡涌浪水域船舶运动响应研究 |
| 4.5.1 典型工况下船舶各自由度响应特性研究 |
| 4.5.2 航行位置对船舶运动响应影响研究 |
| 4.5.3 航行速度为船舶运动响应影响研究 |
| 4.5.4 滑坡方量对船舶运动响应影响研究 |
| 4.5.5 船舶状态对船舶运动响应影响研究 |
| 4.5.5.1 直线河道沿程涌浪传播规律研究 |
| 4.5.5.2 弯曲河道沿程涌浪传播规律研究 |
| 4.5.5.3 滑坡断面沿程涌浪传播规律研究 |
| 4.5.5.4 直线河道位置船舶横摇及纵摇变化规律研究 |
| 4.5.5.5 河道弯曲段船舶横摇及纵摇变化规律研究 |
| 4.5.5.6 滑坡断面位置船舶横摇及纵摇变化规律研究 |
| 4.6 滑坡涌浪爬升效应研究 |
| 4.6.1 波陡的定义及特征 |
| 4.6.2 波陡测量的试验方案 |
| 4.6.3 滑坡涌浪波陡变化研究 |
| 4.6.3.1 滑坡断面处波陡特性研究 |
| 4.6.3.2 直线河道内的波陡特性研究 |
| 4.6.3.3 河道弯曲段波陡特性研究 |
| 4.6.4 滑坡涌浪爬升特征研究 |
| 4.6.4.1 滑坡涌浪爬升特征测量方案 |
| 4.6.4.2 位置对滑坡涌浪爬高特性影响研究 |
| 4.6.4.3 不同船长位置各监测点的爬升研究 |
| 4.6.4.4 不同监测组的滑坡涌浪爬升研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 滑坡涌浪水域船舶通航安全预控方法研究 |
| 5.1 滑坡涌浪水域船舶应急系泊研究 |
| 5.1.1 系泊系统的布置设计 |
| 5.1.1.1 锚泊分类 |
| 5.1.1.2 系泊缆索布置形式 |
| 5.1.1.3 系泊系统设计 |
| 5.1.1.4 船舶运动的坐标系及浪向的定义 |
| 5.1.2 试验工况 |
| 5.1.3 各监测位置处滑坡涌浪特性研究 |
| 5.2 滑坡涌浪水域船舶艏艉系泊动力特性研究 |
| 5.2.1 滑坡涌浪水域艏艉系泊船舶运动响应研究 |
| 5.2.2 滑坡涌浪水域艏艉系泊缆索张力特性研究 |
| 5.3 滑坡涌浪水域船舶舷侧系泊动力特性研究 |
| 5.3.1 滑坡涌浪水域多点系泊船舶运动响应研究 |
| 5.3.2 滑坡涌浪水域多点系泊船舶张力特性研究 |
| 5.4 滑坡涌浪水域船舶通航安全预控方法对比研究 |
| 5.4.1 船舶运动响应特性对比研究 |
| 5.4.2 系泊系统动力特性对比研究 |
| 5.5 滑坡涌浪水域船舶应急操纵运动研究 |
| 5.5.1 滑坡涌浪水域船舶预控方案 |
| 5.5.2 试验工况 |
| 5.5.3 不同位置的滑坡涌浪要素研究 |
| 5.6 浪向对船舶运动特性的影响研究 |
| 5.6.1 浪向对船舶横摇特性影响研究 |
| 5.6.2 浪向对船舶纵摇特性影响研究 |
| 5.7 航行位置对船舶运动特性影响研究 |
| 5.7.1 航行位置对船舶横摇特性影响研究 |
| 5.7.2 航行位置对船舶纵摇特性影响研究 |
| 5.8 各工况船舶运动幅值对比分析 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 滑坡涌浪水域船舶操纵运动特性研究 |
| 6.1 船舶操纵运动方程 |
| 6.1.1 船舶运动与坐标系关系 |
| 6.1.2 船舶运动方程式 |
| 6.1.3 船舶空间运动受力分析 |
| 6.1.4 水动力导数的计算 |
| 6.2 船舶操纵运动模型验证 |
| 6.2.1 静水中船舶回转试验仿真 |
| 6.2.2 静水中船舶Z型试验仿真 |
| 6.3 静水中船舶的操纵特性研究 |
| 6.3.1 不同舵角下船舶回转轨迹 |
| 6.3.2 不同航速船舶回转轨迹 |
| 6.4 滑坡涌浪水域船舶运动轨迹研究 |
| 6.4.1 滑坡涌浪水域不同航速船舶运动轨迹研究 |
| 6.4.2 横浪中船舶应急操纵特性研究 |
| 6.4.3 斜浪中船舶应急操纵特性研究 |
| 6.4.3.1 斜浪22°船舶应急操纵特性研究 |
| 6.4.3.2 斜浪169°船舶应急操纵特性研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的论着及取得的科研成果 |
（10）限制水域中船舶路径保持与跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 限制水域中船舶操纵性研究 |
| 1.2.2 开阔水域中船舶运动控制研究 |
| 1.2.3 限制水域中船舶运动控制研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本文的主要创新点 |
| 第二章 限制水域中船舶运动模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 限制水域中船舶操纵运动仿真模型 |
| 2.2.1 坐标系 |
| 2.2.2 坐标变换 |
| 2.2.3 船舶操纵运动学方程 |
| 2.2.4 船舶操纵动力学方程 |
| 2.2.5 限制水域中船舶操纵运动仿真模型 |
| 2.3 限制水域中船舶运动控制模型 |
| 2.3.1 状态空间表达式 |
| 2.3.2 响应模型 |
| 2.4 限制水域中船舶操纵运动仿真 |
| 2.4.1 无控制输入工况 |
| 2.4.2 有控制输入工况 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于输入-输出反馈动态补偿线性化的船舶路径保持控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 控制理论及扰动模型 |
| 3.2.1 反馈线性化 |
| 3.2.2 扩张状态观测器 |
| 3.2.3 船-船相互作用的扰动模型 |
| 3.3 船舶路径保持控制器的设计 |
| 3.4 仿真结果与分析 |
| 3.4.1 船-船相互作用下船舶的路径保持效果 |
| 3.4.2 水深对船舶航行轨迹的影响 |
| 3.4.3 控制参数对船舶航行轨迹的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于最优鲁棒H?保性能控制的风作用下限制水域船舶路径跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 预备知识和控制目标 |
| 4.2.1 预备知识 |
| 4.2.2 控制目标 |
| 4.3 模型介绍 |
| 4.3.1 风扰动模型[158] |
| 4.3.2 控制器设计模型 |
| 4.4 船舶路径跟踪控制器的设计及稳定性分析 |
| 4.4.1 保性能控制器的设计 |
| 4.4.2 鲁棒H?保性能控制器的设计 |
| 4.4.3 路径跟踪控制器的设计 |
| 4.5 仿真结果与分析 |
| 4.5.1 路径跟踪控制系统对不确定船-岸距离的鲁棒性 |
| 4.5.2 风作用下路径跟踪控制系统的性能 |
| 4.5.3 风作用下路径跟踪控制系统的路径跟踪能力 |
| 4.5.4 平均风速对稳态舵角的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于更新增益-高增益状态观测器的限制水域船舶输出反馈路径跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 预备知识 |
| 5.3 更新增益-高增益状态观测器的设计及闭环控制系统的分析 |
| 5.3.1 高增益状态观测器 |
| 5.3.2 更新增益-高增益状态观测器 |
| 5.3.3 输出反馈闭环控制系统的分析 |
| 5.4 限制水域中船舶输出反馈路径跟踪控制系统的设计 |
| 5.4.1 船舶状态观测器的设计模型 |
| 5.4.2 船舶更新增益-高增益状态观测器的设计 |
| 5.4.3 输出反馈路径跟踪控制系统的设计 |
| 5.5 仿真结果与分析 |
| 5.5.1 高增益状态观测器的估计效果 |
| 5.5.2 基于高增益状态观测器的输出反馈路径跟踪控制系统的性能 |
| 5.5.3 更新增益-高增益状态观测器及输出反馈路径跟踪控制系统的性能 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于高增益扩张状态观测的LOS制导律下变水深沿岸航行船舶的路径跟踪控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 预备知识和船舶运动模型 |
| 6.2.1 预备知识 |
| 6.2.2 变水深下沿岸航行船舶的运动模型 |
| 6.3 制导律的设计与分析 |
| 6.3.1 视线制导律(LOS) |
| 6.3.2 基于高增益扩张状态观测器的LOS制导律 |
| 6.4 艏向控制系统的设计和稳定性分析 |
| 6.5 船舶路径跟踪控制系统的稳定性分析 |
| 6.6 仿真结果与分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 附录A |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主持或参加的科研项目 |
| 攻读博士学位期间发表与录用的学术论文 |
| 致谢 |
四、风浪中船舶操纵性问题的探讨（论文参考文献）
- [1]三种船型的操纵特性及三体船路径跟踪控制研究[D]. 苏荣彬. 大连海事大学, 2020(04)
- [2]基于规则的船舶智能避碰决策关键技术研究[D]. 倪生科. 大连海事大学, 2020(01)
- [3]基于自航试验的船舶操纵运动灰箱辨识建模[D]. 梅斌. 大连海事大学, 2020(01)
- [4]救助船舶运动7DOF数学模型的研究[D]. 张晓磊. 大连海事大学, 2020(01)
- [5]基于统一理论的实海域船舶操纵性与航行安全界限研究[D]. 詹星宇. 武汉理工大学, 2020(08)
- [6]基于MMG和多体动力学的船舶动力响应研究[D]. 周闯. 重庆交通大学, 2020(01)
- [7]不同航行条件的船舶操纵对推进系统性能影响研究[D]. 徐家润. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [8]船舶纵浪航行非线性随机运动响应预报方法研究[D]. 王丽元. 天津大学, 2019(01)
- [9]滑坡涌浪水域船舶非线性运动机理及预控方法研究[D]. 袁培银. 重庆交通大学, 2019
- [10]限制水域中船舶路径保持与跟踪控制研究[D]. 王建琴. 上海交通大学, 2019(06)