一、船舶在海浪中的运动与载荷的仿真研究（论文文献综述）
蒋效彬[1]（2020）在《船舶系泊系统的建模仿真与应用研究》文中研究指明使用虚拟现实技术对船员进行教育培训更具灵活性且成本更低,因而各种航海仿真系统被广泛应用于船舶实操训练中。目前,国内各航海院校对船员进行靠离泊和锚泊（以下简称为系泊）操纵培训主要采用理论教学的方式,很少有真实的系泊设备供船员实践操作。此外,关于船舶系泊操纵的评估缺少统一的评估规则和标准,无法对船员的操作水平给出科学合理的评估。为此,本文对船舶系泊操纵时的运动学及动力学模型、系泊操纵过程的可视化仿真方法以及船舶系泊操纵仿真评估三个方面进行研究。采用分离型建模思想,建立了船舶六自由度操纵运动数学模型,该模型充分考虑了螺旋桨推进器多象限工况及风、流等环境影响,以校实习船“育鹏”轮为研究对象进行旋回试验、Z形试验和惯性停船试验,通过将仿真结果与实船试验结果的对比,表明所建立的模型满足船舶系泊操纵仿真的精度要求。针对船舶系泊操纵中靠离泊操纵和锚泊操纵的不同特点,分别就缆绳和锚链提出了基于悬链线法的静力学模型和基于集中质量法的动力学模型。在船舶靠离泊操纵过程中,分别对满足胡克定律和不满足胡克定律两种情况下的缆绳张力进行计算,分析了缆绳在靠离泊作业时的张力大小。在船舶锚泊操纵过程中,将锚链准静态法得到的数据作为动力学分析的基础,并基于集中质量法建立锚链的动力学模型,该模型充分考虑了锚链自身重量、流体动力、海流以及与海底交互作用等影响;最后,耦合船舶运动模型与锚链动力学模型,计算锚泊系统在水流作用下的运动响应,所采用的数值计算方法保证了计算稳定性并提高了计算效率。运用三维建模技术建立锚设备及系泊设备的三维模型,搭建了船舶在海上航行和系泊操纵时的虚拟场景;运用场景漫游技术、虚拟人技术以及碰撞检测技术实现三维场景的漫游与交互,提高了虚拟场景的真实感。在研究系泊缆索的可视化仿真中,根据系泊缆索的特点,提出一种改进的PBD方法,在原有的距离约束和弯曲约束基础上提出长距离附着约束和引脚约束,并采用高斯-赛德尔迭代法进行求解,在保证计算精度的同时有效地提高了计算效率。仿真系统能够实时准确地完成计算、渲染及交互操作等,实现了系泊设备的交互仿真及系泊缆索的实时收放模拟。根据系泊设备操作规程及相关评估规范,通过专家评估法确定了系泊操纵的评价指标,基于模糊综合评价法建立各个评价指标的隶属度函数,结合专家评估法及层次分析法给出各个评价指标建议的权重值及标准值,建立完整的评估模型,确定各个评价指标隶属度值后采用加权平均法得到船员的最终评估成绩,并将自动评估模型集成到船舶系泊操纵仿真系统中。在上述研究的基础上,本文开发了由操作训练子系统和自动评估子系统两个部分组成的船舶系泊操纵仿真系统。操作训练子系统较好地实现了船舶系泊系统及其可视化模拟,提高了系泊缆索的模拟仿真效果;自动评估子系统实现了对船员系泊操纵的操作步骤及结果的数据记录和评估。
詹星宇[2]（2020）在《基于统一理论的实海域船舶操纵性与航行安全界限研究》文中研究表明传统的船舶操纵性研究和规范制定主要针对静水的情形,而实际船舶在海上航行时遭受的风、浪等环境干扰力作用给船舶操纵运动带来不可忽视的影响。2013年国际海事组织（IMO）发布了“恶劣海况下维持船舶操纵性的最小推进功率临时导则”,对船舶航行安全提出了基本要求。鉴于波浪中操纵性问题的复杂性,国际拖曳水池大会（ITTC）也于近年成立了波浪中操纵性专家委员会进一步开展研讨工作。本文根据操纵—耐波统一理论思想,搭建了操纵船体力、桨力、舵力、风力、辐射流体动力和波浪力模型等,特别考虑了主机工作界限下转速和功率随螺旋桨负荷的变化影响,同时采用PID控制器算法实现航向控制,最终建立了船舶在不规则波中的“纵荡-横荡-横摇-首摇”四自由度操纵运动数学模型,并基于MATLAB平台自主编制了仿真计算程序。操纵运动数学模型中重点完成辐射流体动力和波浪力模型的构建。提前建立了多工况下的一阶和二阶波浪力数据库,能够根据实时航速与浪向实现插值和调用,并运用Newman近似法即时建立考虑差频漂移力成分在内的完整二阶漂移力系数矩阵。通过求解时延函数来考虑辐射运动引起的流体记忆效应,其中对船舶的辐射阻尼系数进行了高频段的渐近修正,并采用半解析法计算时延函数积分。此外,针对仿真程序的可靠性开展了部分验证工作。基于上述数学模型,本文开展了波浪中船舶的操纵运动仿真研究。完成了船舶在波浪中的回转运动、Z形运动和直航运动仿真试验,结合航迹、运动特征参数及时历曲线分析船舶回转性、转首性和航向稳定性的变化,从物理角度详细地探究了海况等级、航速、浪向等参数对于操纵运动的影响过程及规律。进一步地,本文开展了恶劣海况中最小推进功率与航行安全界限研究。基于IMO的相关要求,通过直接模拟方法快速而有效地计算了恶劣天气下船舶维持基本操纵能力的最小推进功率值,并基于本文提出的安全航行衡准准则,进一步拓展至船舶在多重海况下的主机功率界限和安全海况界限。本文所建立的数学模型能够较为全面和准确地模拟船舶在实海域环境下的操纵运动,开展系列仿真计算与评估时省去了CFD模拟或模型试验所需的大量时间或人力物力成本,相关研究方法对于设计船舶主机功率的选取及在航船舶的实际航行操纵均具有较高的参考和工程应用价值。
祝圆圆[3]（2020）在《考虑随机海况的船舶减摇陀螺参数自适应优化》文中研究表明船舶在航行过程中需要减摇系统来抵抗风浪,从而使其能够稳定作业,并提高船员的舒适度。与减摇鳍、减摇水舱等相比,减摇陀螺作为一种新兴减摇技术,安装使用方便、体积小、能耗低、在零至任意航速区间均可产生良好的减摇效果,在各种小型船舶市场上体现出极强的竞争力。现有对减摇陀螺的研究局限于改进陀螺结构或是验证不同控制方法的有效性,没有从船舱允许安装空间、船舶电力系统、阻尼器等实际应用方面来给陀螺加以约束,忽略了陀螺自身参数之间存在相互制约的问题;此外,现有对控制律的研究简单地将海浪干扰视为正弦波,仿真结果过于理想化。因此,本文从陀螺的动力学模型入手,分析陀螺各参数对减摇效果的影响,从而对陀螺进行参数优化研究,并考虑到海况变化,基于强化遗传算法对陀螺展开自适应控制流程设计,使减摇陀螺能够根据海况的不同,寻求减摇陀螺在海况变化时的最佳运动参数。主要研究内容如下:首先,根据长峰波海浪模型,建立随机海浪数学模型,然后分析船舶在海浪中的受力情况,进而以力矩平衡原理为基础,对海浪扰动下的船舶横摇运动进行数学建模,为后续建立船舶减摇陀螺动力学模型打下基础。然后,根据动量矩定理建立单框架控制力矩陀螺动力学模型,采用坐标变换对华阳公司提出的转盘式减摇陀螺进行重新建模,并介绍双陀螺工作组的安装形式,与随机海浪和船舶的数学模型进行联合,从而建立了船舶减摇陀螺联合动力学模型。接着,以一艘排水量为594t的某型公务船及其配套转盘式减摇陀螺为研究对象,分析减摇陀螺各部件参数对减摇效果的影响,分别以减摇率最高和转子质量最小为目标建立其目标函数,分别采用模式搜索和细菌觅食两种算法对其进行参数优化,使优化后的减摇陀螺能耗更低、材料消耗更少、减摇效果更高。最后,考虑变化的海况,分析不同的船舶载重、海浪高度以及平均波浪周期对减摇效果的影响,基于强化遗传算法对转盘式减摇陀螺进行自适应控制,并通过Matlab进行仿真分析,验证了该自适应控制的有效性。
王丽元[4]（2019）在《船舶纵浪航行非线性随机运动响应预报方法研究》文中提出船舶在波浪中的运动响应及其控制一直是船舶工程领域的前沿和热点课题,它对于保证船舶在航行状态的安全具有非常重要的意义。船舶在波浪中的运动响应与船舶的稳性及是否发生倾覆密切相关。到目前为止,已经针对船舶在横风横浪中的稳性取得了大量而深入的研究成果。但是,通过对大量船舶海难事故的统计与分析,即使船舶的设计生产过程完全满足国内和国际的稳性规范和标准,在纵浪或斜浪中航行的船舶也可能会发生大幅度的横摇运动,甚至导致倾覆事故的发生。随着第二代完整稳性的提出,船舶纵浪中航行的动力特性研究与控制,已经成为世界范围内的研究热点。本文基于第二代完整稳性衡准,主要采用非线性随机动力学的方法研究船舶的参数横摇运动和骑浪横甩运动,研究船舶在随机波浪中的参数横摇运动的概率密度函数和极值分布,研究如何减小船舶的参数横摇运动,通过船模试验验证舵减摇对减小参数横摇的有效性,以及不同参数对舵减摇的影响,同时研究不同的减摇鳍控制方式对参数横摇的影响,以及波群和畸形波作用下船舶的参数横摇运动。本文的研究工作,揭示了船舶不同失效模式产生的机理,提出了可行的控制船舶运动的方法。本文研究对于保证船舶波浪中的航行安全,提高船舶的设计水平和设计衡准,具有重要的理论意义和工程价值。本文主要研究内容和结论如下:（1）随机波浪作用下的船舶参数横摇运动概率密度研究。建立船舶参数横摇运动微分方程,利用随机平均法研究参数横摇运动响应的稳态概率密度函数。开发可以计算船舶参数横摇运动的概率密度函数的计算程序。研究结果表明在随机波浪作用下,迎浪比随浪更容易激发大幅参数激励横摇运动,艏斜浪相比于尾斜浪更加危险。随着航向角的增加,波浪强迫激励是发生大角度横摇的主要原因。特征波长一定,随着航速增加,横摇角超过某一角度的范围变小。（2）改进的PID减摇鳍控制系统研究。减摇鳍可以有效地降低船舶的横摇,但关于减摇鳍控制方式对减摇效果的影响的研究很少。由此,本文基于神经网络算法优化传统的减摇鳍PID控制系统,开发SIMULINK仿真计算程序,研究改进的减摇鳍控制系统以适应船舶的非线性环境载荷及非线性参数横摇运动。研究结果表明,对于船舶非线性参数横摇运动,改进的PID控制系统要优于传统的PID控制系统,在随机波浪中表现良好,可以使船舶的横摇角度变小,提高了减摇鳍的减摇效果。（3）特殊波列作用下的船舶参数横摇运动研究,包括随机波群和畸形波作用下的船舶参数横摇运动研究。船舶参数横摇运动是一个缓慢生成过程,受波浪有效作用时长影响。因此,研究舰船在波群中的参数横摇十分重要。用群高和群长特性参数来表征随机波群的高度特征和长度特征。本研究开发了随机波群作用下的船舶参数横摇模拟计算系统,可以用于评估波群参数对参数横摇的影响。研究表明,群长参数增加,随机波浪包含更多的连续高波,相对群高参数,群长参数对参数横摇影响更明显。采用相位角调制法模拟了畸形波,研究畸形波下的单自由度船舶参数横摇运动。研究结果表明,采用相位调制法可以在相应的时间上模拟出畸形波,虽然波高会显着增大,但是对于航行中的船舶,其波浪力和遭遇频率相关,所以对于畸形波而言,其最大横摇角对于正常波列下的横摇角有升高,但是并不一定发生在波高最大的时刻。（4）建立船舶在随机纵浪中的一自由度纵荡运动方程,采用随机梅林科夫解析方法求解船舶的骑浪概率,同时进行参数敏感性分析。通过计算分析,骑浪概率随着有义波高的增加而增加,随着波浪特征周期的增大而减小,随着螺旋桨转速的增大而增大。减小骑浪概率的有效措施为降低螺旋桨转速,进而降低船舶的速度使船速尽可能远离波速范围。（5）基于累积艏摇原理,建立随机波浪中船舶横甩运动模型,通过船舶单自由度艏摇运动响应方程来模拟船舶的艏摇运动,采用随机平均法求解艏摇运动的稳态概率密度函数及概率分布函数。研究不同参数对船舶横甩运动的影响,研究结果表明:横甩运动随着有义波高的增加而增加,随着特征周期的增加而增加。（6）参数横摇的舵减摇分析模型试验研究。模型试验是研究船舶水动力耐波性和操纵性能的重要手段,本文基于模型试验,验证舵减摇效果,同时研究相关参数对舵减摇效果的影响,其中包括:舵控制参数、舵减摇模块开启的时刻、最大舵角、航速以及载荷参数如波长等,为船舶舵减摇提供依据和参考。研究表明,随着航速的增加,船舶在静水中的横摇阻尼系数随之增大。当遭遇频率与横摇固有频率的比值在等于2附近时,船舶在迎浪的情况下,发生了大幅横摇,观测到了参数横摇现象。船舶发生大幅参数横摇运动时,开启舵减摇模块,可以减小船舶的参数横摇运动。同时,在船舶参数横摇运动发生的初期,开启舵减摇模块,同时使舵的转角和控制参数尽可能的大,可以得到更好的减摇效果。
黎锐[5]（2019）在《船用吊运机械臂工况模拟与运动补偿控制研究》文中研究说明船用吊运机械臂作为货物转运与海洋施工的重要设备,受风浪等海上恶劣环境影响,其末端会出现定位失准和载荷摇摆等问题,严重影响了海上作业的效率以及操纵安全。本文以此为出发点,结合校企合作项目“海洋物流装备智能控制平台研究”（编号2016-WS301）,在实验室环境下搭建了近海船用吊运机械臂的工况模拟与运动补偿平台,并对船舶运动工况模拟与吊运机械臂补偿控制进行深入的研究。首先,本文以六自由度并联平台作为船舶运动工况模拟平台,将六轴工业机械臂改装为吊运机械臂,设计与搭建了吊运机械臂工况模拟和运动补偿平台。其次,建立了海浪谱和船舶刚体运动模型,通过Unigine软件仿真生成船舶模拟平台运动的横摇、纵摇、升沉信号。为实现船舶模拟运动平台控制,建立了六自由度平台正逆运动学模型,其中正运动学采用牛顿-拉夫逊迭代法求解,并通过实例进行解算验证。在平台的单支链电动缸控制方法上,提出了前馈补偿PID位置控制算法,并通过控制理论以及Matlab仿真分析了前馈补偿PID控制算法相对于PID控制在跟踪和响应性能上的优越性。然后,建立了整个系统平台的全局坐标系,通过正运动学齐次变换描述全局坐标系下工况模拟平台激励引起的吊运机械臂末端位置、速度与加速度变化。在此基础上提出了基于逆运动学的吊运机械臂末端位置补偿控制算法,并使用Matlab搭建仿真模型验证了该补偿算法的正确性。最后,本文基于Visual Studio 2013编写C++程序,采用分层思想设计了整个平台的控制软件框架,完成了UI交互界面、控制策略、数据通讯、伺服驱动等模块的编程实现。在此基础上,设计了吊运机械臂工况模拟与机械臂运动补偿的控制实验,对于工况模拟平台单支链电动缸位置控制实验结果表明,相对于传统的PID控制算法,前馈PID控制算法在电动缸运动的跟随、响应性方面性能更佳,其跟随性能提高了20.47%,且能满足海上船舶运动模拟的要求;在吊运机械臂补偿实验表明,吊运机械臂末端在三个方向的运动补偿效果明显,静态补偿平均误差为12mm,动态补偿平均误差为23mm,该补偿精度解决了吊运机械臂末端的定位摇晃问题,验证了吊运机械臂逆运动学补偿控制算法的正确性。
张帅[6]（2019）在《螺旋桨式船舶主动减摇系统设计及实验研究》文中研究说明在海浪中航行的船舶,受到风、浪、海流等因素的影响,会产生六个自由度的运动:横摇、横荡、纵摇、纵荡、艏摇、垂荡。如果对这些运动控制不当,会引起船舶姿态失稳,危及船舶航行以及船内人员的安全。在这些运动当中,以横摇运动影响最为剧烈,所以对于船舶减摇来说,如何减少该现象的发生成为了船舶运动控制领域的一大热门研究方向。本文在综述国内外减摇方式的基础上,提出了一种基于螺旋桨推力产生回复力矩的新型主动式船舶减摇系统,通过仿真分析建立了目标船体的横摇模型并初步验证了该减摇系统的减摇性能,在对整个“实船—减摇装置”进行了有限元强度分析的基础上进行了减摇实验,实际验证了该减摇系统的减摇效果。主要工作如下:（1）仿真分析了目标船体的横摇及减摇效果。建立了海洋环境,进行波能谱研究计算,继而进行波倾角的仿真,得到不同角度下的波倾角曲线图;建立了目标船体的横摇运动数学模型,结合已建立的波倾角曲线,经过目标船体的传递函数,从而得到目标船体在零航速时的横摇仿真曲线,并根据控制系统得到在不同浪向角下的减摇前后对比曲线。（2）进行了船舶主动减摇装置设计并计算分析了整体结构强度。针对水池实验中的木质船模和海上实验中的实船各设计了一套基于螺旋桨的船舶主动减摇装置。为保证海上实验的安全性,依据等效设计波的原理,分五种极端工况对“实船—减摇装置”为整体进行了有限元强度计算分析,保证了“实船—减摇装置”整体在极限海浪工况下的结构强度。（3）进行了减摇装置性能实验与分析。分别进行了水池实验和海上实验。水池实验验证了在静水零航速规则横摇下的减摇效率,船模前后横摇的角度由10°左右降到2°以内,此时减摇效率约为80%;海上实验验证了在0-5 kn航速下的减摇效率,实船前后横摇的角度由5°降到2°左右,此时减摇效率约为50%。实验证明,该减摇方式具有较好的减摇效果。
张霁月[7]（2019）在《风浪流联合作用对船舶随机横摇的影响研究》文中指出随着IMO第二代完整稳性规范的修订与完善,集装箱船大幅横摇问题正在受到普遍关注。船舶湿表面与回复刚度的周期性变化形成了船舶的参数激励,而当船-波遭遇频率满足参数振动条件、海浪波高较高而船舶阻尼较小时,船舶有可能发生参数振动。尤其在真实海况下,同时存在随机波浪、风载荷与海流载荷的多种环境载荷作用,使得船舶的横摇响应更为剧烈,这时就有必要研究船舶的减摇措施。本文主要运用AQWA水动力软件对超大型集装箱船在随机波中的横摇现象进行研究。首先,确定数值模拟方法、进行横摇阻尼计算,并通过C11型集装箱船的数值计算与模型试验结果的对比,检验本文采用的计算方法的正确性。在验证计算结果正确的基础上,决定数值计算采用的海浪谱与计算海况,确定计算的环境参数。本文研究的主体对象为一艘超大型集装箱船,该船型具有多项优点、未来发展前景良好。本文分别从横摇响应幅值与响应频率两个角度,分析多组浪向和多个有义波高情况下的超大型集装箱船横摇响应特点,指明存在危险的航行情况。在随机波中多浪向横摇研究的基础上,本文采用藤原敏文成分分离型风力计算方法并参照CCS规范,计算定常风载荷与海流载荷,根据已确定的计算海况确定输入风流速度,选取四组风、流载荷的作用方向,研究风流载荷同时存在时对超大型集装箱船随机横摇响应的影响。最后,本文针对超大型集装箱船的各项航行情况分别加装舭龙骨与减摇鳍,从横摇响应幅值与频率两个角度进行分析,研究单独随机波中以及不同方向风流载荷存在时的减摇措施效果。本文创新地考虑了风、浪、流联合作用时超大型集装箱船的随机横摇响应,并与单独随机波中航行的情况进行对比分析;此外进行超大型集装箱船减摇措施的研究,并给出了较为理想的减摇效果,使得本文研究具有一定应用价值与参考意义。
白宇[8]（2019）在《涌浪干扰下拖轮自航及顶推运动建模与仿真》文中提出涌浪作为海浪的一种表现形式,是严重的海洋自然灾害,其形成机制、运动形态及传播过程极其复杂,对钻井平台作业、近岸建筑物、海上船舶航行等造成严重影响。拖轮是重要的港口设备,为了探究涌浪对拖轮自航和顶推效率的影响,预报拖轮在涌浪中的运动状态,保证港口拖轮顶推作业安全。本文通过对涌浪的几何特征进行分析建模,预报了其对拖轮自航及顶推作业的影响。首先,综合分析了涌浪的基本几何特性,总结了涌浪模拟和预报的各种方法及其优缺点、适用条件。采用快速傅里叶变换法反演文圣常涌浪谱,实现了近岸涌浪的实时模拟。基于分离数学模型思想,利用获得的涌浪波幅、波长,计算了拖轮自航及顶推大船作业时受到的涌浪干扰力及力矩;采用橡胶护舷反弹力的非线性模型和轴向包围盒碰撞检测算法,建立了涌浪干扰下拖轮顶推作业四自由度数学模型和拖轮自航六自由度数学模型。为了计算船舶波浪增阻以及顶推拖轮失速情况,利用高阶多项式回归了拖轮失速非线性曲线,采用何惠明提出的船舶波阻增值经验公式,最后得到了拖轮对被拖船的实际顶推效率。最后,利用Visual Studio 2013搭建了拖轮模拟器离线测试仿真平台,对涌浪干扰下拖轮顶推作业四自由度数学模型和拖轮自航六自由度数学模型进行了仿真,分析了涌浪环境下港口拖轮实际作业效率情况。仿真结果表明,所建模型符合受涌浪影响的拖轮自航运动和顶推作业规律,能够说明涌浪干扰模型的正确性、合理性,为港口码头拖轮功率合理配备,优化拖轮调度,合理利用港口拖轮资源提供理论依据。
钱育辰[9]（2019）在《转盘式阻尼减摇陀螺特性及参数优化研究》文中研究指明为了使得船舶在高海况下能够长期稳定作业,提高工作效率,并能满足航行人员的舒适性,各类船舶均对减摇系统有着迫切的需求。现有研究主要为减摇陀螺框架结构设计以及减摇效果的验证,没有考虑实际安装应用问题对减摇陀螺效果的约束与影响。所以本文一方面研究减摇陀螺各参数对减摇效果的影响,进行减摇陀螺减摇特性研究。另一方面考虑船舶与减摇陀螺实际加工与应用的局限问题,对减摇陀螺各参数进行参数优化,为减摇陀螺的设计与加工生产提供理论上的指导。本文主要研究内容如下:首先,基于长峰波海浪数学模型建立随机海浪数学模型,接着分析引发船舶横摇运动的原因,进行受力分析,基于力矩平衡原理建立船舶横摇运动方程,然后基于坐标变换及动量矩原理建立减摇陀螺动力学初始模型,以转盘式阻尼减摇陀螺为研究对象重新建立减摇陀螺动力学模型,最后建立船舶减摇陀螺联合动力学模型。然后,以某一实例船舶及其配套转盘式阻尼减摇陀螺为研究对象,通过单因素试验以及三因素三水平正交试验,对该陀螺关键部件参数——阻尼系数、转动动量矩以及进动动量矩进行减摇特性研究,分别分析各因素对减摇效果的影响,以及各因素联合对减摇效果的影响,为后面的参数优化提供方向及理论指导。接着,以船舶与减摇陀螺为研究对象,考虑船舶的舱室空间大小、船舶电力系统功率等限制因素给出约束条件,分别建立以提高减摇效果、降低减摇陀螺整体重量以及降低减摇陀螺驱动能耗为目标的参数优化模型,对减摇陀螺的关键部件——陀螺转子、进动阻尼器、电机进行参数优化。从多种现代优化算法中选取一种契合本文减摇陀螺参数优化模型的优化算法——细菌觅食优化算法,并建立多目标参数优化模型。最后,通过细菌觅食优化算法对船舶减摇陀螺多目标参数优化模型以及三种单目标参数优化模型分别进行求解,将优化前后参数进行对比,验证参数优化模型的正确性。然后搭建模拟船舶横摇的摇摆台,通过摇摆台实验验证减摇陀螺的减摇效果。最后将优化后的减摇陀螺装备在实体船舶上,通过实船航行验证优化模型以及仿真模型的正确性。
蔡鹏飞[10]（2019）在《带有尾板的穿浪双体船姿态控制研究》文中提出近几十年来,飞速发展的现代科学技术为船舶这一传统海上交通工具带来了新的变革。作为近现代船舶领域备受关注的高新船型,穿浪双体船（Wave Piercing Catamaran）以其高航速和技术先进而着称。其良好的耐波性、稳定性和快速性为海上运输、资源开发以及海洋军事竞争带来了巨大的便利。然而,由于WPC自身结构（其片体呈瘦削线型）的原因,在高航速和某些恶劣海况下其纵向运动的稳定性较差,容易造成砰击、甲板上浪、失速等不利影响。同时,其受波浪作用产生的高频震颤和垂向加速度极易使船上乘客出现疲劳和不适。因此,减小WPC的纵向运动,提高乘船舒适率对船舶发展具有重要的意义。本文研究的目的是针对安装于船尾的控制水翼（纵倾调整尾板）,采取适当的控制措施设计控制器来平衡海浪干扰,从而改善穿浪船的纵向运动性能。论文首先对穿浪双体船和综合姿态控制系统出现的历史背景、研究意义和研究现状做出了简要概述。据此,选定本文的研究对象为带有尾板的穿浪船。其次,在仅考虑海浪干扰的情况下,根据牛顿运动学理论,建立穿浪船在波浪中的运动方程并解耦得到研究所关注的垂荡-纵摇二自由度模型。考虑相关条件的限制,为了简便快捷的求解运动模型中的水动力参数,可以通过CFD软件（Maxsurf）对研究对象进行耐波性仿真。对仿真数据进行分析,通过找主导频率点的方法确定最终所用到的个参数。同时,运用线性叠加理论得到海浪干扰模型。随后,对尾板在所选流场条件下进行Fluent仿真研究,得到尾板升力与攻角的对应关系,从而确定尾板的升力系数。在得到穿浪船模型的基础上,完成尾板升力/力矩建模,最终得到带尾板的穿浪双体船的纵向二自由度空间状态模型,并根据文中所选取的具体穿浪船完成PID控制器作用下的系统仿真。最后,针对传统PID控制器存在的缺限,采用两种不同的控制措施（线性二次高斯算法及模型预测算法）设计综合姿态控制器。在Matlab/Simulink中完成仿真研究,对仿真结果进行统计分析,验证了两种控制器驱动下的尾板良好的减摇效果。并比较两种控制器下减摇效果的差异,分析造成该差异的原因。
二、船舶在海浪中的运动与载荷的仿真研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、船舶在海浪中的运动与载荷的仿真研究（论文提纲范文）
（1）船舶系泊系统的建模仿真与应用研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 船舶运动数学模型 |
| 1.2.2 系泊缆索建模方法 |
| 1.2.3 船舶系泊系统耦合分析 |
| 1.2.4 船舶系泊系统可视化仿真 |
| 1.2.5 船舶系泊操纵仿真评估 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 论文主要工作与内容安排 |
| 1.4.1 论文主要工作 |
| 1.4.2 论文内容安排 |
| 2 船舶操纵运动数学模型 |
| 2.1 坐标系的建立 |
| 2.2 船舶六自由度数学模型 |
| 2.3 船、桨、舵的水动力模型 |
| 2.3.1 船体的水动力模型 |
| 2.3.2 桨的水动力模型 |
| 2.3.3 舵的水动力模型 |
| 2.4 风、流对船舶运动的干扰 |
| 2.4.1 风力扰动模型 |
| 2.4.2 海流扰动模型 |
| 2.5 模型仿真与验证 |
| 2.5.1 旋回试验及分析 |
| 2.5.2 Z形试验及分析 |
| 2.5.3 惯性停船试验及分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 船舶系泊系统建模与仿真 |
| 3.1 船舶系泊系统数学模型 |
| 3.2 靠离泊系统建模与仿真 |
| 3.2.1 靠离泊系统数学模型 |
| 3.2.2 系缆张力模型 |
| 3.2.3 计算案例分析 |
| 3.3 锚泊系统建模与仿真 |
| 3.3.1 锚链准静态分析 |
| 3.3.2 锚链动力学分析 |
| 3.3.3 锚泊系统耦合分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 船舶系泊系统可视化仿真 |
| 4.1 系泊缆索的交互仿真 |
| 4.1.1 PBD算法概述 |
| 4.1.2 PBD模型解算 |
| 4.1.3 特定约束 |
| 4.2 虚拟人与系泊设备的交互仿真 |
| 4.2.1 虚拟人的交互仿真 |
| 4.2.2 系泊设备的交互仿真 |
| 4.3 碰撞检测与响应 |
| 4.3.1 刚体之间的碰撞 |
| 4.3.2 粒子与刚体碰撞 |
| 4.3.3 粒子自碰撞 |
| 4.4 系泊系统的仿真实现 |
| 4.4.1 系泊系统开发流程 |
| 4.4.2 系泊系统仿真效果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 船舶系泊系统操纵评估 |
| 5.1 船舶操纵评估框架 |
| 5.2 船舶系泊操纵评估模型 |
| 5.2.1 船舶锚泊操纵评价指标 |
| 5.2.2 船舶锚泊操纵评价指标隶属度函数 |
| 5.2.3 船舶锚泊操纵评价指标标准值与权重值 |
| 5.3 船舶操纵评估的实现 |
| 5.3.1 出题模块 |
| 5.3.2 答题与评估模块 |
| 5.3.3 数据管理模块 |
| 5.4 船舶系泊操纵评估实例 |
| 5.4.1 单锚泊操纵实例分析 |
| 5.4.2 多组锚泊数据分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 船舶锚泊操纵评价指标 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于统一理论的实海域船舶操纵性与航行安全界限研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 船舶操纵性研究 |
| 1.2.2 波浪中船舶操纵性及数学模型仿真研究 |
| 1.2.3 船舶最小推进功率和航行安全性研究 |
| 1.2.4 国内外研究综合评述 |
| 1.3 本文主要工作与创新点 |
| 第二章 船舶操纵运动数学模型与仿真程序 |
| 2.1 船舶操纵运动数学模型 |
| 2.1.1 坐标系与符号表示 |
| 2.1.2 操纵运动方程 |
| 2.1.3 船体力模型 |
| 2.1.4 桨力模型 |
| 2.1.5 舵力模型 |
| 2.1.6 风载荷模型 |
| 2.2 波浪中船舶操纵运动仿真程序 |
| 2.3 研究目标船型(KVLCC2) |
| 2.3.1 船桨舵参数 |
| 2.3.2 操纵运动模型参数 |
| 2.3.3 风载荷系数 |
| 2.4 静水中操纵运动仿真与验证 |
| 2.4.1 静水中回转运动 |
| 2.4.2 静水中Z形运动 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 辐射力和波浪力的计算理论与方法 |
| 3.1 不规则海浪模型 |
| 3.2 船舶在波浪上的运动理论概述 |
| 3.2.1 频域运动理论 |
| 3.2.2 二阶波浪力理论 |
| 3.2.3 脉冲响应法和时域运动理论 |
| 3.3 摇荡运动辐射力 |
| 3.4 一阶和二阶波浪力 |
| 3.4.1 一阶波浪力 |
| 3.4.2 二阶波浪力 |
| 3.4.3 波浪力数据库 |
| 3.5 相关计算与验证 |
| 3.5.1 算例:圆柱形浮体 |
| 3.5.2 算例:KVLCC2 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 船舶在波浪中的回转与Z形运动 |
| 4.1 主机工作界限 |
| 4.1.1 主机工作界限模型 |
| 4.1.2 仿真及对比分析 |
| 4.2 船舶在波浪中的回转运动 |
| 4.2.1 仿真结果验证 |
| 4.2.2 海况的影响 |
| 4.2.3 初始浪向与航速的影响 |
| 4.3 船舶在波浪中的Z形运动 |
| 4.3.1 海况的影响 |
| 4.3.2 初始浪向与航速的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 恶劣海况下船舶的最小推进功率和航行安全界限 |
| 5.1 航向自动控制 |
| 5.1.1 航向自动控制模型 |
| 5.1.2 仿真算例 |
| 5.2 船舶的最小推进功率 |
| 5.3 恶劣海况下船舶的直航运动及航行安全界限 |
| 5.3.1 安全航行衡准准则 |
| 5.3.2 不同主机功率时的直航运动及安全界限 |
| 5.3.3 不同海况时的直航运动及安全界限 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 研究总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 附录 A 风载荷系数计算公式 |
（3）考虑随机海况的船舶减摇陀螺参数自适应优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 船舶减摇陀螺的由来 |
| 1.2.2 船舶减摇陀螺研究现状 |
| 1.2.3 存在问题 |
| 1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第2章 随机海浪及其扰动下的船舶横摇运动建模 |
| 2.1 随机海浪数学模型 |
| 2.1.1 长峰波海浪波能谱及模拟仿真 |
| 2.1.2 长峰波波倾角模型及仿真 |
| 2.2 船舶横摇运动方程的建立 |
| 2.2.1 船舶横摇运动理论基础 |
| 2.2.2 不规则波中的船舶非线性横摇运动模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 船舶减摇陀螺联合动力学建模 |
| 3.1 陀螺的力学原理 |
| 3.1.1 陀螺原理概述 |
| 3.1.2 陀螺的进动原理 |
| 3.1.3 陀螺的减摇原理 |
| 3.2 船舶减摇陀螺动力学模型 |
| 3.2.1 单框架控制力矩陀螺动力学模型 |
| 3.2.2 转盘式减摇陀螺动力学模型 |
| 3.3 船舶减摇陀螺联合动力学模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 转盘式减摇陀螺的参数优化研究 |
| 4.1 船舶及减摇陀螺的基本结构与参数 |
| 4.1.1 船舶参数确定 |
| 4.1.2 转盘式减摇陀螺的参数确定 |
| 4.2 减摇率的计算 |
| 4.3 不同参数对减摇效果的影响分析 |
| 4.3.1 阻尼系数对减摇效果的影响 |
| 4.3.2 转动及进动动量矩对减摇效果的影响 |
| 4.4 减摇陀螺参数优化的算法设计 |
| 4.4.1 问题描述 |
| 4.4.2 目标函数 |
| 4.4.3 约束条件 |
| 4.4.4 算法选择 |
| 4.4.5 优化结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于强化遗传算法的陀螺自适应控制 |
| 5.1 船舶减摇陀螺联合动力学模型的改进 |
| 5.1.1 船舶非线性横摇运动数学模型 |
| 5.1.2 船舶参数确定 |
| 5.1.3 船舶减摇陀螺联合动力学方程 |
| 5.2 参数分析 |
| 5.2.1 船舶载重对减摇效果的影响 |
| 5.2.2 海浪高度对减摇效果的影响 |
| 5.2.3 海浪周期对减摇效果的影响 |
| 5.3 基于强化遗传算法的减摇陀螺自适应控制原理 |
| 5.3.1 遗传算法的基本原理 |
| 5.3.2 强化学习基本原理及方法 |
| 5.3.3 Q-learning算法基本原理 |
| 5.3.4 基于强化遗传的陀螺自适应控制流程设计 |
| 5.4 转盘式减摇陀螺的自适应控制仿真分析 |
| 5.4.1 海况1的仿真结果 |
| 5.4.2 海况2的仿真结果 |
| 5.4.3 海况3的仿真结果 |
| 5.4.4 海况4的仿真结果 |
| 5.4.5 四种海况连续仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果及科研项目 |
| 致谢 |
（4）船舶纵浪航行非线性随机运动响应预报方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 参数横摇 |
| 1.1.2 骑浪/横甩 |
| 1.1.3 纯稳性丧失 |
| 1.1.4 过度加速度 |
| 1.1.5 瘫船稳性 |
| 1.2 国内外研究现状及进展 |
| 1.2.1 非线性动力学方法 |
| 1.2.2 模型试验方法 |
| 1.2.3 数值计算分析方法 |
| 1.2.4 风载荷对参数横摇的影响 |
| 1.2.5 减小参数横摇的措施和手段 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基本理论概述 |
| 2.1 船体运动坐标系 |
| 2.2 波浪载荷的计算 |
| 2.2.1 切片理论 |
| 2.2.2 三维势流理论 |
| 2.2.3 波浪谱 |
| 2.3 耐波性运动方程 |
| 2.4 随机平均法介绍 |
| 2.5 数值求解方法简介 |
| 第3章 随机波浪作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 3.1 船舶参数横摇运动方程 |
| 3.2 随机平均法求参数横摇稳态概率密度 |
| 3.3 求解参数激励 |
| 3.4 计算结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 统一模型下的参数横摇运动数值模拟与分析 |
| 4.1 船舶操纵运动方程 |
| 4.1.1 流体惯性力及力矩 |
| 4.1.2 螺旋桨纵向力 |
| 4.1.3 舵力及其力矩 |
| 4.2 操纵耐波运动统一模型 |
| 4.3 数值计算结果与分析 |
| 4.3.1 耐波性验证分析 |
| 4.3.2 操纵性验证分析 |
| 4.3.3 舵控制参数对舵减摇的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 神经网络优化的减摇鳍控制系统研究 |
| 5.1 减摇鳍运动控制微分方程 |
| 5.2 神经网络算法 |
| 5.3 减摇鳍控制系统的稳定性分析 |
| 5.4 计算结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 特殊波列作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 6.1 波群作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 6.1.1 波群的模拟 |
| 6.1.2 波群作用下的参数横摇运动研究 |
| 6.2 畸形波作用下的船舶参数横摇运动研究 |
| 6.2.1 畸形波的判定 |
| 6.2.2 相位角调制法 |
| 6.2.3 畸形波作用下的参数横摇运动研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 随机波浪下的船舶骑浪横甩运动动力特性研究 |
| 7.1 船舶骑浪运动动力特性研究 |
| 7.1.1 船舶骑浪运动微分方程 |
| 7.1.2 随机Melnikov方法 |
| 7.1.3 骑浪运动参数敏感性分析 |
| 7.1.3.1 有义波高对骑浪运动的影响 |
| 7.1.3.2 特征周期对骑浪运动的影响 |
| 7.1.3.3 转速对骑浪运动的影响 |
| 7.2 船舶横甩运动动力特性研究 |
| 7.2.1 船舶横甩运动微分方程 |
| 7.2.1.1 横甩运动微分方程 |
| 7.2.1.2 参数确定 |
| 7.2.2 随机平均法求解艏摇运动稳态概率密度函数 |
| 7.2.3 不同参数对横甩运动的影响 |
| 7.2.3.1 有义波高对横甩运动的影响 |
| 7.2.3.2 特征周期对横甩运动的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 参数横摇控制试验研究 |
| 8.1 试验条件与设备 |
| 8.1.1 试验模型 |
| 8.1.2 控制系统 |
| 8.2 横摇自由衰减试验 |
| 8.3 无舵控制试验 |
| 8.4 舵减摇控制试验 |
| 8.4.1 最大舵角的影响 |
| 8.4.2 舵减摇模块开启时刻的影响 |
| 8.4.3 不同波长下舵减摇效果 |
| 8.4.4 不同航速下舵减摇效果 |
| 8.4.5 控制参数对舵减摇的影响 |
| 8.5 本章小结 |
| 第9章 总结及展望 |
| 9.1 全文总结 |
| 9.2 主要创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）船用吊运机械臂工况模拟与运动补偿控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 船舶运动模拟研究现状 |
| 1.3.2 吊运机械臂海浪补偿研究现状 |
| 1.4 研究思路与章节安排 |
| 第2章 吊运机械臂工况模拟与补偿平台搭建 |
| 2.1 船舶运动工况模拟平台 |
| 2.1.1 模拟运动平台结构参数 |
| 2.1.2 模拟平台电动缸控制硬件 |
| 2.2 吊运机械臂与姿态检测传感器 |
| 2.2.1 吊运机械臂及控制系统 |
| 2.2.2 吊运机械臂远程操纵手柄 |
| 2.2.3 模拟平台姿态检测传感器 |
| 2.3 平台总体结构组成与研究内容 |
| 2.4 系统硬件通信接口布局 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 船舶运动及其模拟平台控制研究 |
| 3.1 海浪环境下船舶的运动 |
| 3.1.1 海浪波基本理论概述 |
| 3.1.2 海况等级与船体坐标系 |
| 3.1.3 船舶的刚体动力学模型 |
| 3.1.4 基于Uigine的船舶运动仿真 |
| 3.2 船舶运动工况模拟平台运动学 |
| 3.2.1 工况模拟平台逆运动学解算 |
| 3.2.2 牛顿-拉夫逊正运动学解算 |
| 3.3 船舶模拟运动平台电动缸控制策略 |
| 3.3.1 电动缸与伺服控制数学模型 |
| 3.3.2 基于前馈补偿的位置PID控制 |
| 3.2.3 基于Matlab的电动缸控制仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 吊运机械臂末端运动补偿控制研究 |
| 4.1 建立平台的全局坐标系 |
| 4.2 船舶激励下机械臂运动分析 |
| 4.2.1 机械臂随动的激励模型 |
| 4.2.2 机械臂末端运动变化解算 |
| 4.3 吊运机械臂的运动补偿控制策略 |
| 4.3.1 逆运动学补偿控制策略 |
| 4.3.2 补偿关节角几何法求解 |
| 4.4 末端位置补偿控制策略仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 控制系统软件设计及实验结果分析 |
| 5.1 控制系统软件整体框架设计 |
| 5.2 UI交互界面模块功能设计 |
| 5.2.1 主界面功能显示分区 |
| 5.2.2 数据显示可视化设计 |
| 5.3 主要执行器模块驱动设计 |
| 5.3.1 电动缸伺服驱动模块设计 |
| 5.3.2 机械臂远程控制模块设计 |
| 5.4 船舶运动工况模拟平台控制实验 |
| 5.4.1电动缸位置前馈控制实验 |
| 5.4.2平台在线运动模拟实验 |
| 5.5 吊运机械臂末端位置补偿实验 |
| 5.5.1 末端位置静态补偿实验 |
| 5.5.2 末端位置动态补偿实验 |
| 5.6 本章小节 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（6）螺旋桨式船舶主动减摇系统设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 船舶减摇技术的分类 |
| 1.2.1 独立减摇装置 |
| 1.2.2 组合减摇装置 |
| 1.2.3 新型横摇减摇装置 |
| 1.3 项目内容介绍 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 四级海况横摇分析及减摇效果仿真 |
| 2.1 耐波性概述 |
| 2.2 海浪建模 |
| 2.2.1 长峰波海浪波能谱建模 |
| 2.2.2 波倾角建模 |
| 2.3 四级海况下船舶横摇运动数学模型建立 |
| 2.3.1 横摇受力分析 |
| 2.3.2 线性横摇运动数学模型 |
| 2.4 主动减摇装置的数学模型分析 |
| 2.5 控制系统算法仿真 |
| 2.5.1 主动式船舶减摇装置控制系统构成 |
| 2.5.2 船体姿态自平衡PID控制算法仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 主动减摇装置模块化设计与分析 |
| 3.1 减摇方案与目标船体设计 |
| 3.2 船模减摇机构设计与强度校核 |
| 3.2.1 船模减摇机构设计 |
| 3.2.2 电机托台强度仿真 |
| 3.3 实船减摇机构设计 |
| 3.4 实船与减摇机构整体强度分析 |
| 3.4.1 几何模型与实船概述 |
| 3.4.2 网格-与属性 |
| 3.4.3 约束条件和边界条件 |
| 3.4.4 计算工况与载荷 |
| 3.4.5 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 减摇装置性能实验与分析 |
| 4.1 水池实验 |
| 4.1.1 船模水池实验的基本要求 |
| 4.1.2 模拟水池和实验设备 |
| 4.1.3 规则横摇下零航速减摇实验 |
| 4.1.4 规则横摇下零航速减摇实验小结 |
| 4.2 海上实验及验证 |
| 4.2.1 减摇设备安装 |
| 4.2.2 当日海况 |
| 4.2.3 实船海上减摇实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和取得的成果 |
| 致谢 |
（7）风浪流联合作用对船舶随机横摇的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 船舶参数横摇运动与横摇阻尼研究 |
| 1.2.2 风载荷计算方法研究 |
| 1.2.3 船舶减摇措施研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 基本理论与研究方法 |
| 2.1 运动方程 |
| 2.1.1 运动坐标系 |
| 2.1.2 船舶运动方程 |
| 2.2 船舶横摇运动数学模型 |
| 2.2.1 多浪向船舶参数横摇运动方程 |
| 2.2.2 风浪流载荷联合作用的参数横摇运动方程 |
| 2.3 船舶横摇阻尼计算方法 |
| 2.3.1 经验公式法 |
| 2.3.2 横摇衰减试验消灭曲线法 |
| 2.4 计算方法验证 |
| 2.4.1 C11 船模型试验介绍 |
| 2.4.2 数值模拟方法 |
| 2.4.3 C11 船数值模拟结果 |
| 2.5 船舶减摇方法 |
| 2.5.1 舭龙骨减摇 |
| 2.5.2 减摇鳍减摇 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 随机波中超大型集装箱船风浪流联合作用计算 |
| 3.1 超大型集装箱船介绍 |
| 3.2 计算海况的选定 |
| 3.2.1 海浪谱的选定 |
| 3.2.2 计算海况及环境参数的确定 |
| 3.3 超大型集装箱船随机波横摇响应 |
| 3.3.1 全浪向横摇响应数值计算结果 |
| 3.3.2 有义波高对计算结果的影响 |
| 3.3.3 考虑瞬时湿表面对计算结果的影响 |
| 3.3.4 随机种子对计算结果的影响 |
| 3.4 超大型集装箱船风-流载荷计算 |
| 3.4.1 风流载荷计算方法 |
| 3.4.2 风-浪-流联合载荷计算结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超大型集装箱船减摇研究 |
| 4.1 随机波中多浪向减摇效果分析 |
| 4.1.1 加装舭龙骨减摇计算 |
| 4.1.2 加装舭龙骨与减摇鳍计算 |
| 4.2 风浪流联合作用下减摇效果分析 |
| 4.2.1 加装舭龙骨计算 |
| 4.2.2 加装舭龙骨与减摇鳍计算 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）涌浪干扰下拖轮自航及顶推运动建模与仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 拖轮运动数学模型研究现状 |
| 1.2.2 海浪中船舶数学模型研究现状 |
| 1.2.3 涌浪建模的研究现状 |
| 1.3 研究内容及章节安排 |
| 2 拖轮及顶推系统的运动数学模型 |
| 2.1 船舶运动模型 |
| 2.1.1 坐标系的建立 |
| 2.1.2 船舶运动方程 |
| 2.1.3 船舶运动无因次化 |
| 2.2 裸船体水动力(矩)计算 |
| 2.2.1 惯性类水动力计算 |
| 2.2.2 黏性类水动力计算 |
| 2.3 推进器推力和舵力计算 |
| 2.3.1 ASD拖轮全回转螺旋桨推力计算 |
| 2.3.2 LNG船主动力计算 |
| 2.3.3 LNG船双舵力计算 |
| 2.4 橡胶护舷数学模型 |
| 2.4.1 橡胶护舷简介 |
| 2.4.2 橡胶护舷作用力计算 |
| 2.5 环境干扰数学模型 |
| 2.5.1 风干扰数学模型 |
| 2.5.2 流模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 涌浪数学模型 |
| 3.1 海浪谱 |
| 3.2 文氏风浪谱 |
| 3.3 文氏涌浪谱 |
| 3.4 涌浪模型 |
| 3.5 涌浪干扰力计算 |
| 3.5.1 规则波波浪力计算 |
| 3.5.2 不规则波波浪力计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 拖轮自航与顶推作业仿真试验 |
| 4.1 拖轮顶推模型碰撞检测 |
| 4.2 ASD拖轮仿真试验 |
| 4.2.1 波阻增值估算 |
| 4.2.2 拖轮直航试验 |
| 4.2.3 Z形试验 |
| 4.2.4 旋回试验 |
| 4.2.5 倒车停船试验 |
| 4.3 拖轮顶推作业效率仿真试验 |
| 4.3.1 仿真流程 |
| 4.3.2 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 本文主要工作 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（9）转盘式阻尼减摇陀螺特性及参数优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 控制力矩陀螺研究现状 |
| 1.2.2 船舶减摇陀螺研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第2章 船舶减摇陀螺联合动力学模型的建立 |
| 2.1 随机海浪数学模型 |
| 2.1.1 长峰波海浪波能谱及模拟仿真 |
| 2.1.2 长峰波波倾角模型及仿真 |
| 2.2 船舶横摇运动数学模型 |
| 2.2.1 船舶横摇运动基本理论 |
| 2.2.2 船舶在不规则波中的非线性横摇运动模型 |
| 2.3 转盘式阻尼减摇陀螺动力学模型 |
| 2.3.1 减摇陀螺动力学基础模型 |
| 2.3.2 转盘式阻尼减摇陀螺动力学模型 |
| 2.4 船舶减摇陀螺联合动力学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 转盘式阻尼减摇陀螺特性研究 |
| 3.1 海监船及减摇陀螺基本结构与参数 |
| 3.1.1 海监船参数 |
| 3.1.2 转盘式阻尼减摇陀螺装置 |
| 3.2 阻尼系数对减摇效果的影响 |
| 3.2.1 仿真试验设计 |
| 3.2.2 结果分析 |
| 3.3 转子转动动量矩对减摇效果的影响 |
| 3.3.1 仿真试验设计 |
| 3.3.2 结果分析 |
| 3.4 转子进动动量矩对减摇效果的影响 |
| 3.4.1 仿真试验设计 |
| 3.4.2 结果分析 |
| 3.5 三因素对减摇效果的联合影响 |
| 3.5.1 正交试验设计 |
| 3.5.2 试验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 减摇陀螺关键部件参数优化研究 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 参数优化原则 |
| 4.3 减摇陀螺参数优化模型的建立 |
| 4.3.1 船舶横摇角计算 |
| 4.3.2 目标函数 |
| 4.3.3 约束条件 |
| 4.3.4 减摇陀螺参数优化模型 |
| 4.4 减摇陀螺参数优化的算法设计 |
| 4.4.1 优化算法的选择 |
| 4.4.2 细菌觅食优化算法原理 |
| 4.4.3 多目标优化模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 减摇陀螺参数优化仿真与实验 |
| 5.1 减摇陀螺参数优化实例 |
| 5.2 仿真试验与结果分析 |
| 5.2.1 基于减摇效果优化前后的对比分析 |
| 5.2.2 基于轻量化优化前后的对比分析 |
| 5.2.3 基于动力驱动优化前后的对比分析 |
| 5.2.4 基于多目标优化前后的对比分析 |
| 5.3 实验与结果分析 |
| 5.3.1 摇摆台实验 |
| 5.3.2 实船实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果及科研项目 |
| 致谢 |
（10）带有尾板的穿浪双体船姿态控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、目的和意义 |
| 1.2 穿浪双体船发展简史 |
| 1.3 船舶姿态控制系统概述 |
| 1.4 控制水翼研究现状 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 第2章 穿浪船数学模型分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 船舶运动建模 |
| 2.2.1 船舶动力学描述 |
| 2.2.2 参考坐标系 |
| 2.2.3 船舶纵向运动模型 |
| 2.3 海浪建模 |
| 2.3.1 平面进行波 |
| 2.3.2 随机海浪与海浪谱 |
| 2.3.3 随机海浪实时仿真 |
| 2.3.4 纵向运动切片理论 |
| 2.4 基于Maxsurf的耐波性仿真 |
| 2.4.1 水动力系数计算 |
| 2.4.2 海浪干扰力/力矩仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 尾板建模及控制系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 尾板水动力分析 |
| 3.2.1 尾板水动力特性 |
| 3.2.2 尾板升力系数修正 |
| 3.2.3 尾板水动力仿真求解 |
| 3.3 纵向控制系统及其稳定性分析 |
| 3.4 常规PID控制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 纵向运动控制器设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 线性二次最优控制 |
| 4.2.1 最优控制数学描述 |
| 4.2.2 线性二次最优问题及其解答 |
| 4.2.3 线性二次型最优控制加权矩阵的设置准则 |
| 4.2.4 连续时不变系统的Kalman滤波器 |
| 4.2.5 LQG控制器设计 |
| 4.2.6 仿真结果 |
| 4.3 预测控制的基本原理 |
| 4.3.1 基于状态空间模型的预测控制 |
| 4.3.2 模型预测控制系统仿真 |
| 4.4 仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、船舶在海浪中的运动与载荷的仿真研究（论文参考文献）
- [1]船舶系泊系统的建模仿真与应用研究[D]. 蒋效彬. 大连海事大学, 2020(01)
- [2]基于统一理论的实海域船舶操纵性与航行安全界限研究[D]. 詹星宇. 武汉理工大学, 2020(08)
- [3]考虑随机海况的船舶减摇陀螺参数自适应优化[D]. 祝圆圆. 江苏科技大学, 2020(03)
- [4]船舶纵浪航行非线性随机运动响应预报方法研究[D]. 王丽元. 天津大学, 2019(01)
- [5]船用吊运机械臂工况模拟与运动补偿控制研究[D]. 黎锐. 吉林大学, 2019(03)
- [6]螺旋桨式船舶主动减摇系统设计及实验研究[D]. 张帅. 厦门大学, 2019(09)
- [7]风浪流联合作用对船舶随机横摇的影响研究[D]. 张霁月. 大连理工大学, 2019(02)
- [8]涌浪干扰下拖轮自航及顶推运动建模与仿真[D]. 白宇. 大连海事大学, 2019(06)
- [9]转盘式阻尼减摇陀螺特性及参数优化研究[D]. 钱育辰. 江苏科技大学, 2019(03)
- [10]带有尾板的穿浪双体船姿态控制研究[D]. 蔡鹏飞. 哈尔滨工程大学, 2019(05)