船舶自動(dòng)舵仿真模擬器的研制.pdf

船舶自動(dòng)舵仿真模擬器的研制.pdf

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1、第4O卷第1期大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1.40No.12014年2月JournalofDalianMaritimeUniversityFeb.,2014文章編號(hào):1006-7736(2014)01-0001船舶自動(dòng)舵仿真模擬器的研制孫才勤,王心紅,許建,張靈杰(1.大連海事大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院,遼寧大連116026;2.大連海洋學(xué)校,遼寧大連116023;青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院,山東青島266071)摘要:基于船舶水面運(yùn)動(dòng)的一階Nomoto船舶運(yùn)動(dòng)模型,考系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和提高船舶的可靠性具有重要意義.慮風(fēng)、浪、流等環(huán)境因素對(duì)船舶航

2、向角的影響,建立以船舶國(guó)際海事組織IMO在《海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)液壓舵機(jī)為中心的船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.在此基礎(chǔ)準(zhǔn)公約》中明確規(guī)定對(duì)輪機(jī)員進(jìn)行模擬器培訓(xùn).船上開(kāi)發(fā)物理一數(shù)字混合仿真自動(dòng)舵系統(tǒng)模擬器.該模擬器舶自動(dòng)舵仿真模擬器具有較大的市場(chǎng)需求.本文具備實(shí)船舵機(jī)系統(tǒng)全部操作功能,并模擬輪機(jī)工作場(chǎng)景,首先分析船舶水面運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并將航行中船動(dòng)態(tài)顯示操作過(guò)程,可用于船舶航跡控制研究及船員培訓(xùn)工作.舶遭受的風(fēng)、浪、流等環(huán)境因素影響轉(zhuǎn)化為舵機(jī)附關(guān)鍵詞:船舶;自動(dòng)舵;模擬器;液壓舵機(jī)加舵角,建立以液壓舵機(jī)為中心的船舶自動(dòng)舵

3、系中圖分類號(hào):U664.36文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)物理一數(shù)字混合Researchofsimulatorforautomatic仿真自動(dòng)舵模擬器.結(jié)果驗(yàn)證了其正確性及有效hydraulics~eringgear性.SUNCai—qin,WANGXin-hong,1船舶運(yùn)動(dòng)及環(huán)境干擾力數(shù)學(xué)模型XUJian,ZHANGLing-jie(1.MarineEngineeringCollege,DalianMaritime在船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)建模與仿真中,建立船舶University,Dalian116026,C

4、hina;2.DalianOceanSchool,運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的目的是建立船舶操縱模擬器,以Dalian116023,China;3.QingdaoOceanShippingMariners期為研究閉環(huán)系統(tǒng)性能提供一個(gè)基本的仿真平College,Qingdao266071,China)臺(tái).船舶航行時(shí)要遭受不同海況風(fēng)、浪、流等因素Abstract:BasedonthefirstorderNomotoshipmotionmodel,的影響,在建模過(guò)程中也將給予考慮并將環(huán)境因thepaperestablishedamath

5、ematicalmodeloftheshipautopi—素產(chǎn)生的作用轉(zhuǎn)化為附加舵角的變化.lotsystemcenteringonmarinehydraulicsteeringgearconsid—1.1船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型eringtheinfluenceofwind,wave,flowandotherenvironmen-talfactorsOilshipcourseangle.Thephysicalanddigitalhy—在船舶運(yùn)動(dòng)分析與仿真計(jì)算中,常將船舶運(yùn)bridsimulationautopilotsim

6、ulatorisdevelopedbasedonthe動(dòng)方程近似簡(jiǎn)化為線性模型.本文采用線性化模mathematicalmode1.Thesimulatorhasalloftheoperating型進(jìn)行仿真.船舶水平面運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系如圖1所示.functionsoftheshipsteeringsystem,itCanalsosimulatethe水面船舶的一般平面運(yùn)動(dòng)方程為turbineengineworkingsceneriesanddisplaytheoperation7孔(五一r一Gr)=Fx(1)process

7、dynamically,whichcanbeapplicabletotheshipm(+ur+c)=Fy(2)trackcontrolresearchandcrewtrainingwork.,z+mxG(2;+ur)=(3)Keywords:ship;autopilot;simulator;hydraulicsteering其中:m為船體質(zhì)量;為環(huán)繞z軸的慣性矩;。為gear重心G的坐標(biāo);/t.,V分別為前向速度和橫漂速度;r為船舶的艏搖速度;、F為作用于船舶的0引言外力合力的分量;M為外力合力對(duì)于通過(guò)船舶重液壓舵機(jī)

8、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真對(duì)于改進(jìn)船舶航跡心的Z軸的力矩.收稿日期:2013-08-29.基金項(xiàng)目:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)資助項(xiàng)目(2011AA110201).作者簡(jiǎn)介:孫才勤(1963一),男,副教授,博士,E—mail:scq@dlmu.edu.ca2大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)第4O卷圖1船舶水平面。運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系圖2風(fēng)力計(jì)算Fig.1Coordinate

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