船舶航向保持中混沌现象的进一步研究

作     者：陆禹 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张显库

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：混沌 船舶 航向保持 船舶运动数学模型 

摘      要：船舶是一个多变量耦合、非线性、大时滞的复杂动态系统。航行中航速增减、装载状态的变化极易造成模型摄动,且航行环境中风、浪、流等外界干扰的不确定性,使得船舶在船舶运动中会出现混沌运动。而这种混沌运动,对船舶运动控制起到了消极破坏作用。本文以大型油船及军舰航向保持运动作为研究对象,编写了一套较为完善的仿真分析程序,对实船进行了大量仿真分析,对研究油船及军舰航向保持中的混沌运动特性分析具有极为重要的理论参考和实践指导意义。本文在MATLAB口VB环境下设计编写了一系列较为完善的分析船舶航向保持中混沌特性的仿真程序,采用该程序对前人的研究成果进行了混沌特性验证及分析,获得了各种典型混沌现象仿真结果,为采用实船参数进行船舶混沌特性分析打下了基础。利用4艘大型油船实船参数和某型军舰进行了航向保持中的混沌模型的混沌特性分析;并针对模型中未能考虑驾驶员在船舶操纵闭环中所起作用的不足,对航向保持中的混沌模型进行了改进,建立了闭环的驾驶员航向保持混沌模型,以军舰的实船模型数据进行了闭环的驾驶员航向保持混沌模型混沌特性分析,得到了较为理想的仿真结果。仿真结果表明,在参数配置得当的情况下,某些船舶会在外界海浪的干扰下产生混沌运动。在考虑驾驶员在船舶操纵闭环中所起作用时,以相同的参数进行仿真,不改变船舶的混沌运动状态,从而可以更好地描述船舶的运动特性。