一种穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法。使用本发明能够通过比例-微分增益控制矩阵的反馈，实现对穿浪双体船的纵摇角度和垂荡高度的自动控制，进而提高穿浪双体船的适航性。本发明中，增益控制矩阵可直接映射为前部、后部执行机构转动角度相对船体纵摇角度、船体纵摇角速度、船体垂荡高度、船体垂荡速率的比例因子，从而通过控制执行部件的攻角，改变穿浪双体船的纵摇角度和垂荡高度。采用本算法，只需要简单的编程和执行机构，即可使穿浪双体船升沉范围减少20％～30％左右，纵摇减少30％～50％，可以较小的代价显著提供穿浪双体船在高航速下的舒适性和适航性。
【专利说明】—种穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶航行自动控制【技术领域】，具体涉及一种穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法。
【背景技术】
[0002]穿浪双体船是近年来新兴的一种高速双体船型，航速高、适航性好、吃水浅、耐波性能优良、操纵灵活、甲板面宽敞、使用方便等特点，具有良好的仿真前景。但在营运实践中，穿浪双体船也暴露出了纵摇响应、垂向升沉改善不明显、高速条件下晕船率高的问题，这些问题可以通过增加航向姿态控制系统进行改善。
[0003]目前，国内对小水线面双体船、高速水翼双体船等的航行姿态控制提出了多种自动控制方法，由于小水线面双体船、高速水翼双体船等与穿浪双体船在水动力学特性上的不同，其航行自控方法主要针对小水线面双体船的纵向不稳定力矩或高速水翼双体船在起飞阶段的不稳定性进行优化设计，方法过于复杂且对改善穿浪双体船航行过程中的纵摇及垂荡特性效果不理想；同时，也有研究者提出了多种针对普通排水船型的减摇方法，主要采用减姚鳍的方式实现，方式较为简单，但对于改善半排水型的穿浪双体船的纵摇及垂荡特性效果不理想；目前，国内尚无专门针对穿浪双体船航行过程中的纵摇及垂荡的自动控制方法。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法，能够通过比例-微分增益控制矩阵的反馈，实现对穿浪双体船的纵摇角度和垂荡高度的自动控制，进而提高穿浪双体船的适航性。
[0005]本发明的穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法包括如下步骤:
[0006]步骤一，根据穿浪双体船的运动方程建立穿浪双体船的纵摇、垂荡控制系统状态方程如下:
[0007]
【权利要求】
1.一种穿浪双体船纵摇及垂荡的比例-微分控制方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤一，根据穿浪双体船的运动方程建立穿浪双体船的纵摇、垂荡控制系统状态方程如下:
【文档编号】G05B11/42GK103955226SQ201410180496
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】龚俊斌, 胥文清, 张超, 丁凡, 闻宏志 申请人:中国舰船研究设计中心