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第1章 船舶减摇概述1

1.1 风、浪和流对舰船的扰动力1

1.1.1 船舶3-DOF非线性运动模型1

1.1.2 海洋随机扰动模型3

1.2 常用舰船减摇装置5

1.2.1 减摇装置的减摇原理及分类5

1.2.2 常见的零航速下减摇装置简述6

1.3 船舶减摇系统的发展展望11

参考文献14

第2章 零航速减摇鳍17

2.1 零航速下减摇鳍减摇原理17

2.2 零航速减摇鳍发展现状18

2.3 零航速减摇鳍仿生机理22

2.3.1 附体生力机理22

2.3.2 零航速减摇鳍仿生原形24

2.4 零航速减摇鳍的控制24

参考文献25

第3章 零航速减摇鳍的水动力和力矩建模28

3.1 零航速减摇鳍动态水动力和力矩建模28

3.1.1 形状阻力和力矩建模29

3.1.2 旋涡阻力和力矩建模31

3.1.3 附加质量力和力矩建模34

3.1.4 零航速减摇鳍动态水动力和力矩40

3.2 低航速下减摇鳍的升力模型探讨41

3.2.1 形状阻力42

3.2.2 附加质量力44

3.2.3 旋涡作用力45

3.3 双翼零航速减摇鳍升力模型研究47

3.3.1 Weis-Fogh机构47

3.3.2 双翼零航速减摇升力模型48

3.3.3 升力的仿真研究54

参考文献59

第4章 零航速减摇鳍的水动力数值仿真61

4.1 单翼纵向拍动水动力数值模拟61

4.1.1 流场控制方程61

4.1.2 网格划分与参数设置62

4.1.3 数值仿真的结果63

4.1.4 单翼零航速减摇鳍升力模型中参数的确定70

4.1.5 负载特性分析71

4.2 双翼升力的数值模拟74

4.2.1 物理模型74

4.2.2 控制方程74

4.2.3 网格划分74

4.2.4 边界条件及初始条件75

4.2.5 小角度双翼的数值模拟75

参考文献77

第5章 零航速减摇鳍鳍型优化设计78

5.1 鳍轴位置对升力的影响78

5.2 展弦比对升力的影响80

5.2.1 零／低航速下展弦比对升力的影响81

5.2.2 中／高航速下展弦比对升力的影响82

5.2.3 全航速下展弦比的确定83

5.3 改变鳍形84

5.3.1 拱度变形鳍84

5.3.2 平行四边形变形鳍85

5.3.3 面积变形鳍87

5.3.4 前缘变形鳍89

5.4 变形鳍的试验研究90

5.4.1 拱度变形鳍90

5.4.2 面积变形鳍91

5.5 结论92

参考文献92

第6章 零航速减摇鳍鳍型水动力试验94

6.1 零航速减摇鳍升力试验装置94

6.1.1 升力试验装置94

6.1.2 试验条件与实际工作环境的相似98

6.2 试验数据98

6.2.1 对称儒可夫斯基翼型试验数据99

6.2.2 儒可夫斯基翼型加附翼试验数据102

6.2.3 儒可夫翼型拱度变形试验数据104

6.3 儒可夫斯基与带附翼试验数据对比分析106

6.4 儒可夫斯基与拱度变形对比分析107

参考文献108

第7章 零航速减摇鳍伺服系统109

7.1 零航速减摇鳍电动伺服系统控制方式109

7.2 直接转矩控制的基本结构和工作原理111

7.3 直接转矩控制启动方法的研究112

7.4 传统直接转矩控制的脉动分析114

7.4.1 磁链幅值控制的脉动分析114

7.4.2 转矩控制的脉动分析115

7.5 改进的直接转矩控制117

7.5.1 SVM-DTC控制设计117

7.5.2 SVM-DTC控制仿真研究119

7.6 零航速减摇鳍电伺服系统的广义预测控制120

7.6.1 广义预测控制的基本原理120

7.6.2 建立电伺服系统的CARIMA模型122

7.7 广义预测伺服控制器设计123

7.7.1 广义预测控制规律123

7.7.2 电伺服系统的误差校正125

7.7.3 输入、输出受限的广义预测控制125

7.7.4 数值仿真126

7.8 伺服系统的能量最优控制128

7.8.1 系统模型及求解128

7.8.2 伺服系统最优控制规律的实现130

参考文献132

第8章 零航速减摇鳍横摇减摇控制策略134

8.1 零航速减摇鳍控制系统特性分析134

8.1.1 减摇鳍系统共性特征135

8.1.2 输入非线性与饱和约束135

8.1.3 PID控制的局限性137

8.2 零航速减摇鳍两步主从控制策略138

8.2.1 基于非线性分离策略的两步主从控制律138

8.2.2 数值迭代反演式从属控制器设计140

8.2.3 变约束模型预测主控制器设计142

8.2.4 零航速减摇鳍TSMSC系统仿真149

8.3 基于海浪干扰预报的零／低航速减摇鳍控制策略153

8.3.1 控制参数的确定154

8.3.2 人工免疫网络156

8.3.3 非线性规划问题的解158

8.3.4 零／低航速控制器总结158

8.4 全航速减摇鳍控制策略159

8.4.1 常规控制方式的不足159

8.4.2 全航速减摇鳍控制器设计162

8.4.3 数值仿真166

参考文献169

附录 试验数据的预处理174

A1 基于EMD的滤波器设计174

A1.1 EMD的基本原理174

A1.2 基于EMD的滤波方法175

A1.3 直接应用EMD滤波的问题176

A1.4 含噪声升力信号的EMD176

A2 改进的EMD滤波器178