船舶纵向运动特别是纵摇摇荡运动对海浪中航行的船舶具有很大危害,因此在船舶横摇问题得到解决后,纵向运动就成为船舶摇荡中最需解决的问题。随着科技发展,船舶设计也取得了长足进步,出现了很多高性能船,如小水面双体船、水翼艇等,具有很好的耐波性。但从经济等方面等多方面的考虑,现有的大多数普通船不可能都被高性能船所取代,对现有船进行改进,以改变它们的适航性和耐波性显得尤为重要。船受到海浪扰动作用的影响,船摇荡运动也会伴随产生横向、纵向上的摇荡加速度运动,从而增加晕船发生率,使得船上人员的舒适度大大降低,随着海上运输的发展,对此问题设计专门的控制器也变得尤为迫切。针对以上这些问题,本篇论文探讨利用两对原有用于横摇稳定的减摇鳍来减小船纵向运动的控制研究,并根据纵向运动控制需要对鳍进行调整以及重置。为了分析船的纵向摇荡运动情况以及对船的纵向运动进行稳定控制,必需先建立起船的纵向运动数学模型,在文章中简单阐述了数学建模中所遇到的问题,以及解决方法。对于船体纵向运动时的水动力参数以及海浪扰动力和力矩,借助船舶辅助设计和建造软件Maxsurf11进行仿真计算,基于切片原理可以快速求解出在一定海况、航速和航向下的水动力参数。对于求解出的随遭遇频率变化的全局水动力值,利用海浪谱加权的方法进行处理,得到船舶纵向运动建模所需的参数。本文是探讨减摇鳍在船纵向运动中的控制研究,对减摇鳍的水动力进行了分析,并简单分析前后组合鳍在船纵向运动稳定中的控制方法。在求得船水动力参数、波浪扰动力和力矩的样本函数以及鳍上的总附加力后,完成船纵向运动数学模型的建立。为了验证建立的船运动数学模型是否合理,对建立的运动模型进行了稳定性分析。本文把船纵向运动方程转换成为状态空间方程的形式,以通过现代控制方法解决船舶摇荡这类多输入多数出的复杂控制问题。在系统控制中利用减摇鳍作为补偿抵消装置,设计LQR最优状态反馈控制器,并利用遗传算法对目标函数加权阵进行了优化,使船纵向运动最小。在对传统的纵向摇荡运动幅度进行稳定控制后,考虑到晕船对乘船适居性的影响,尝试以船上乘客舒适性为控制目标的船舶运动控制。分析了晕船发生的诱因,利用不规则波下晕船发生率的数学模型,进行控制器的设计。实验仿真结果表明:本论文设计的控制器对船的垂荡、纵摇和晕船发生率具有一定的控制效果,具有一定的参考价值。