船舶减摇鳍是一种应用最广泛的船舶减摇装置,减摇鳍系统通过传感器测得船的横摇信息,经电液伺服系统使鳍转动,在控制系统的作用下,随着变化的横摇运动而不断地改变鳍角,产生抵抗海浪干扰的扶正力矩,从而达到减小船舶横摇的目的。 工程中应用的减摇鳍系统多采用PID控制规律。近些年来,智能控制技术在减摇鳍系统中的应用,进一步提高了船舶减摇鳍的减摇效果,但是传统的PID控制和各种智能控制方法都是基于减摇鳍的定常水动力系数来计算给定鳍角产生的升力,从而调整控制参数,但实际上鳍角变化(从增加到降低)一个来回时的升力系数并不重合,试验表明当鳍角作正弦变化时的升力系数是一个封闭的曲线,而鳍在水中不断的运动,所以用传统的定常水动力系数来计算鳍产生的升力时误差较大,正是由于这种原因使得减摇鳍在实船上的减摇效果远不如仿真时的减摇效果,也限制了智能控制方法在实际的减摇鳍系统中的应用。近年来出现了升力反馈控制减摇鳍(简称升力鳍),升力鳍系统增加一个升力反馈单元,通过升力检测装置直接测得鳍上产生的升力,避免了从鳍角到升力的转换,提高了系统的精度。但升力测量装置安装工艺高,维护不便,维修周期较长,费用较高;且没有一个参考机制来判断压力检测装置所传送的数据是否正确。针对升力鳍的种种不足,本文主要研究鳍在定常流中作正弦振荡运动(即攻角在定常流中作正弦变化)时动态水动力系数的建模与仿真。 本文基于Theodorsen理论建立鳍在定常流中绕轴作正弦运动时的水动力系数的模型,Theodorsen理论:对一个具有小的厚度和拱度的机翼,在给定平均攻角来流中的振动问题,基于线性理论的框架,可使用叠加方法求解。如可以用一个零厚度和零拱度的平板翼,在平均攻角为零的来流中的振动运动的解,叠加一个给定机冀(具有厚度和拱度)在给定平均攻角来流中定常绕流解获得。所以本文将水动力系数分成两部分:定常解部分和振动解部分,两部分的叠加就是鳍绕轴正弦运动的动态水动力系数。 对鳍的定常水动力系数的建模采用经验公式,而对鳍的振动解的建模主