气垫船船机桨舵最佳工况匹配及性能优化控制技术

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气垫船依靠垫升系统，通过空气静压力的支撑，在航行时可以完全脱离地面或水面，具有独特的水陆两栖性，速度快，耐波性好，是现代高性能舰船中的佼佼者。其动力装置中，主机一般采用燃气轮机作为原动机；推进器采用空气螺旋桨以提供气垫船航行时所需要的推力；采用垂直空气舵来控制气垫船的航向。气垫船船-机-桨-舵系统组成一个能量转换系统。为使转换效率最佳，各部件必须配合运行。这就涉及到气垫船船-机-桨-舵的匹配与优化控制问题。
　　本文首先以某型气垫船为研究对象，采用日本数学模型建模小组（MMG）提出的分离式建模思想对气垫船各部件进行建模，并最终建立了气垫船四自由度运动数学模型；然后对其直航特性、回转特性进行了仿真分析，以验证模型的正确性；在此基础上设计了PID自动舵控制器，实现了对气垫船航向的控制。其次，研究了气垫船船-机-桨-舵匹配的基本原理和方法。结合气垫船有效马力曲线、可调距空气螺旋桨推进特性曲线和燃气轮机特性曲线，对船、机、桨、舵之间的平衡关系及其匹配计算方法进行了研究，实现了气垫船加速度为零（即稳态工况）时的船-机-桨-舵的匹配。最后，结合稳态匹配情况，利用模型预测控制的方法，对燃气轮机燃油量和调距桨的螺距进行联合控制，合理调整机、桨运行参数，实现了气垫船动态工况时的船-机-桨-舵的匹配及优化控制。结合气垫船运动数学模型对气垫船船-机-桨-舵的动态匹配性能进行仿真验证。

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作者
陶顺行;
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作者单位

哈尔滨工程大学;

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授予单位哈尔滨工程大学;
学科控制科学与工程
授予学位硕士
导师姓名王元慧;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类气垫船;电子计算机的应用;
关键词
气垫船舶; 机械匹配; 船舶设计; 计算机技术;

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