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船舶进出港低速航向保持

张显库 肖惟楚 郭晨

张显库, 肖惟楚, 郭晨. 船舶进出港低速航向保持[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 77-81.
引用本文: 张显库, 肖惟楚, 郭晨. 船舶进出港低速航向保持[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 77-81.
ZHANG Xian-ku, XIAO Wei-chu, GUO Chen. Course-keeping of inward-and-outward low speed ship[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 77-81.
Citation: ZHANG Xian-ku, XIAO Wei-chu, GUO Chen. Course-keeping of inward-and-outward low speed ship[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 77-81.

船舶进出港低速航向保持

基金项目: 

国家自然科学基金项目 60474014

高等学校博士学科点专项科研基金项目 2004015l007

交通部基础研究项目 200432922504

详细信息
    作者简介:

    张显库(1968-),男,辽宁辽阳人,大连海事大学教授,博士,从事船舶运动控制研究

  • 中图分类号: U666.153

Course-keeping of inward-and-outward low speed ship

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  • 摘要: 为了在船舶进出港时, 船舶处于浅水域并以低速航行, 在风、浪等强扰动作用下, 增强航向控制性能, 减小能源损耗, 选择三阶Nomoto模型, 将航速和水深变化反映到模型参数的变化上, 基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器, 建立基于风、浪干扰的非线性船舶运动数学模型, 并用S函数来实现。用PID控制器对非线性船舶运动数学模型进行控制, 在Simulink环境中对各种水深、船速及海况进行航向控制仿真。从仿真曲线可看出其航向跟踪效果良好, 静差为0, 且施舵合理, 所设计的控制器对非线性船舶运动数学模型具有良好的控制性能。

     

  • 图  1  仿真框图

    Figure  1.  Simulation block diagram

    图  2  半速时的输出曲线

    Figure  2.  Output curves half-speed

    图  3  微速时的输出曲线

    Figure  3.  Output curves of dead slow-speed

    图  4  船速输入窗口

    Figure  4.  Input window of ship speeds

    图  5  风参数输入窗口

    Figure  5.  Input window of wind parameters

    表  1  Mariner轮的主要尺寸

    Table  1.   Main parameters of mariner ship

    船长/m 160.93 舵展弦比 1.67
    船宽/m 23.17 桨直径/m 6.707
    吃水/m 8.23 桨螺距比 1.038
    方形系数 0.588 排水量/m3 18 541
    舵叶面积/m2 30.012 航速/kn 15
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    表  2  KT与水深的关系

    Table  2.   Relationship of KT and water depth

    h/d 2.50 1.93 1.50 1.21
    K 2.386 2.848 2.449 0.957 0.234
    T1 2.749 3.244 2.678 1.072 0.231+0.153 1i
    T2 0.367 0.381 0.356 0.362 0.231-0.153 1i
    T3 0.729 0.788 0.585 0.477 0.277
    T1+T2 3.116 3.626 3.034 1.434 0.462
    T1T2 1.009 1.239 0.953 0.388 0.077
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  • 收稿日期:  2005-07-17
  • 刊出日期:  2005-12-25

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