[發(fā)明專利]一種基于橫搖預(yù)報(bào)的減搖鰭低航速減搖控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010973647.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN112061328B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋吉廣;梁利華;張松濤;吉明;史洪宇;王經(jīng)甫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B39/06
• 分類號(hào): B63B39/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于橫搖預(yù)報(bào)的減搖鰭低航速減搖控制方法，統(tǒng)計(jì)前4個(gè)半周期的最大橫搖角φ_m(k?j)，角加速度和半周期值T_(k?j)，(j＝0,1,2,3)，預(yù)測(cè)下半個(gè)周期的橫搖幅值和半周期根據(jù)下半個(gè)周期的橫搖幅值φ_m(k+1)和半周期T_(k+1)，重構(gòu)下半個(gè)周期的橫搖時(shí)間序列，并根據(jù)橫搖時(shí)間序列估計(jì)海浪擾動(dòng)力矩采用反演控制計(jì)算鰭上產(chǎn)生的控制力矩并最小使半個(gè)周期內(nèi)是控制力矩在幅值和相位上盡量接近擾動(dòng)力矩，按照伺服系統(tǒng)的更新周期，輸出第4部計(jì)算的鰭角序列。本發(fā)明便于工程應(yīng)用，同時(shí)保證了預(yù)測(cè)精度，將鰭角運(yùn)動(dòng)參數(shù)化為半周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻和幅值，方便于非線性優(yōu)化算法計(jì)算鰭角控制序列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減搖鰭低航速減搖控制方法，尤其涉及一種基于橫搖預(yù)報(bào)的減搖鰭低航速減搖控制方法，屬于減搖鰭減小船舶橫搖技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

海浪、海風(fēng)和海流等環(huán)境擾動(dòng)會(huì)對(duì)船舶造成各種搖蕩運(yùn)動(dòng)，其中橫搖幅度最大。惡劣的海況下劇烈的橫搖會(huì)造成貨物的損失，嚴(yán)重降低設(shè)備和人員的效能。為此，科技人員設(shè)計(jì)了各種減搖裝置用以減小船舶在風(fēng)浪中的橫搖運(yùn)動(dòng)。減搖鰭是目前最有效的船舶減搖裝置，但傳統(tǒng)減搖鰭與固定翼飛機(jī)類似，依靠升力原理和相對(duì)流速來產(chǎn)生穩(wěn)定力矩，在零/低航速下提供的穩(wěn)定力矩有限。

為了提高減搖鰭在零/低航速下的減搖能力，可以利用阻力原理來提供穩(wěn)定力矩，類似魚的快速啟動(dòng)。在零航速下，阻力原理起作用，在中高航速下，升力原理起作用。而在低航速下，阻力原理和升力原理共同起作用提供穩(wěn)定力矩。這就導(dǎo)致在低航速下，總的穩(wěn)定力矩對(duì)鰭角的相位隨著航速變化較大。如果不能正確的處理這種相位關(guān)系，會(huì)嚴(yán)重的降低減搖鰭在低航速下的減搖效果，甚至產(chǎn)生增搖。鑒于此，設(shè)計(jì)基于最佳相位匹配的減搖鰭低航速控制策略，充分利用阻力機(jī)理和升力機(jī)理產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩。而要實(shí)現(xiàn)相位匹配的目的，對(duì)船舶下半個(gè)周期的橫搖預(yù)顯得尤為重要。

目前，關(guān)于減搖鰭在低航速下的減搖應(yīng)用研究的較少。大部分的研究集中于中高航速的常規(guī)減搖鰭，還有一部分集中于零航速減搖鰭。

在國(guó)外，Maritime Research Institute in the Netherlands(MARIN)從1998年開始進(jìn)行減搖鰭在零航速減搖的研究。2006年“MY AMEVI”號(hào)游艇的海試，證明了減搖鰭在零航速下的減搖效果。到目前，還未見減搖鰭在低航速下減搖的論述，也未見低航速下穩(wěn)定力矩對(duì)鰭角的相位隨航速變化的研究。

在國(guó)內(nèi)，金鴻章等在《零航速減搖鰭升力模型研究》中首先探討了減搖鰭在零航速下的升力模型，王龍金等在《零/低航速減搖鰭升力模型及系統(tǒng)控制策略研究》建立了減搖鰭在低航速下的升力模型。宋吉廣等在《零航速減搖鰭自適應(yīng)主從控制器設(shè)計(jì)》中通過主從控制器來分離減搖鰭系統(tǒng)的輸出和輸入非線性。梁利華等在《基于相位匹配的零航速減搖鰭控制策略研究》分別討論了減搖鰭在零航速與中高航速下的相位關(guān)系。