基于優(yōu)化算法的船舶縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)解耦研究.pdf

1、艦船在海上航行時(shí)，受海浪的擾動(dòng)將產(chǎn)生六個(gè)自由度的搖蕩運(yùn)動(dòng)：縱蕩、橫蕩、垂蕩、縱搖、橫搖、艏搖。由于實(shí)際海浪情況復(fù)雜多變，引起的船舶運(yùn)動(dòng)也是非常復(fù)雜的，各個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)相互耦合構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
　　 由于船舶左右對稱，六個(gè)自由度的搖蕩運(yùn)動(dòng)方程可以分解為兩組耦合方程，即：(1)縱向運(yùn)動(dòng)——升沉(垂蕩)，縱搖和縱蕩(進(jìn)退)；(2)橫向運(yùn)動(dòng)——橫蕩，橫搖和艏搖。
　　 本文主要研究的是上面兩組耦合方程中的第一組，縱向運(yùn)動(dòng)

2、。
　　 船舶縱向運(yùn)動(dòng)姿態(tài)對于艦船的穩(wěn)定性與艦載機(jī)著艦有著重要的影響，因此深入對艦船的縱向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究有極高的應(yīng)用價(jià)值。因此，將復(fù)雜的多變量艦船縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)解耦為互不相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)再進(jìn)行研究，對于研究艦船的縱向運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與預(yù)測艦船的縱向運(yùn)動(dòng)有理論研究價(jià)值和廣泛的實(shí)踐意義。
　　 由于船舶各種縱向運(yùn)動(dòng)互相耦合形成一個(gè)非常復(fù)雜的線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，而對其精確解耦需要求解一個(gè)含有8n2個(gè)未知數(shù)的非線性方程組，而這樣的工作是非常復(fù)雜的

3、。本文的主要工作是將船舶縱向運(yùn)動(dòng)的解耦轉(zhuǎn)化為一個(gè)非線性優(yōu)化問題。建立了船舶縱向運(yùn)動(dòng)數(shù)值解耦的目標(biāo)函數(shù)及約束條件，其中約束條件保證在尋優(yōu)的過程中保持Lancaster結(jié)構(gòu)，這是解耦的前提和基礎(chǔ)，目標(biāo)函數(shù)的尋優(yōu)是對船舶縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)解耦的過程。本文所建立的目標(biāo)函數(shù)和約束條件很好的解決了在保證解耦有效的前提下盡量達(dá)到更好的解耦效果，并且通過數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證了此方法對船舶縱向運(yùn)動(dòng)的數(shù)值解耦是有效的。本文所提出的數(shù)值解耦的方法很大程度上提高了船舶縱向運(yùn)