风帆助力船舶风速风向的检测方法研究

作     者：韩新春 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王国峰

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：风速风向 船舶姿态 误差补偿 

摘      要：风帆助力船舶对风的测量精度要求很高,因为风帆迎风角的控制取决于风向的检测,而风帆助力系统与主推进系统力的协调控制与风速测量密切相关。但是目前的风向风速测量装置均未考虑传感器位置的变化对风速风向测量精度的影响。 本文分析了在船舶运动状态下,影响风向风速测量精度的主要因素。通过试验分析了传感器倾角的变化对风向风速测量结果的影响,并对大量的实验数据进行了统计分析,找出了一种测量误差补偿算法。 论文分析了多种风向风速测量的方法和原理,并对各种测量装置的特点进行了论述。在实验室构建了一个简易的超声波风速风向测量试验平台,对传感器倾角变化引起风向风速的测量误差进行了实验数据分析,在此基础上分别对多个方向上超声波传感器倾角变化与风向风速测量误差之间的关系进行了分析研究,得到了误差与倾角之间的拟合曲线;同时,对空间任意一点上超声波传感器倾角变化与风向风速测量误差的关系进行数据统计分析,建立空间倾角的测量误差补偿模型。最后通过大量试验分析,验证了补偿算法的有效性和可信性。 本文利用XL2000 C51实验箱设计了测量误差修正装置的硬件系统,并对补偿算法进行了软件编程,实现了风向风速测量误差的补偿。 经过误差补偿处理的风向风速测量结果,可以满足风帆助力船舶对风的测量精度要求。