多自由度本船操纵运动仿真
马建文++涂兴华+吴小峰张强
摘要：为在航海模拟器中充分体现船舶操纵运动的响应特性，提高模拟逼真度，保证教学效果，对船舶多自由度操纵运动进行建模与仿真研究，其中较为完整地考虑了耦合的纵向、横向、艏向、横摇及纵摇运动.根据MMG建模思想分析船舶耦合的横摇和纵摇运动规律，在常规的三自由度船舶运动方程的基础上，建立多自由度耦合船舶运动方程，并设计相应的数值求解方法.针对一个双桨双舵小型目标本船，根据经验公式并结合实船操纵经验，建立具体的本船操纵运动模型；通过数值仿真定性研究其在各种情况下的操纵运动.仿真得到的运动规律与实船运动规律一致，说明运动方程及本船模型可以较为真实地反映实船运动规律.
关键词： 船舶操纵性； 数值仿真； 航海模拟器
中图分类号： U661； U666.158 文献标志码： A
3结束语
为真实体现船舶在不同操纵情况下的运动响应规律，采用基本的MMG模型，给出多自由度耦合的操纵运动模型，完整计入纵向、横向、艏向、横摇和纵摇5个自由度之间的耦合作用.根据航海模拟器运算特点，给出了简化的数值计算方法.针对一小型高速船，展开仿真研究，仿真结果表明：船舶在加减速、回转等过程中表现出的运动规律，与实船经验运动规律符合得很好，能够真实反映船舶运动响应规律.
参考文献：
[1]
洪碧光. 船舶操纵[M]. 大连： 大连海事大学出版社， 2008： 1737.
[2]乐美龙. 船舶操纵性预报与港航操纵运动仿真[M]. 上海： 上海交通大学出版社， 2004： 615.
[3]平野雅祥. 初期設計時にぉけゐ船の操縦運動計算法につぃて[C]// 日本造船学会論文集第147号. 日本： 日本造船学会， 1980： 144153.
[4]青木伊知郎. 実船の操縦性能推定法に関する研究[C]// 日本船舶海洋工学会論文集第3号. 日本： 日本船舶海洋工学会， 2006： 157165.
[5]徐东星， 张秀凤， 刘春雷， 等. 大型LNG船舶四自由度运动建模与仿真[J]. 上海船舶运输科学研究所学报， 2015， 38（3）： 1519.
[6]张心光， 邹早建. 基于支持向量回归机的船舶操纵响应模型辨识[J]. 上海交通大学学报， 2011， 45（4）： 501504.
[7]王雪刚， 邹早建， 任如意， 等. 基于支持向量机的四自由度船舶操纵运动黑箱建模[J]. 中国造船， 2014， 55（3）： 147155.
[8]贾欣乐， 杨盐生. 船舶运动数学模型——机理建模与辨识建模[M]. 大连： 大连海事大学出版社， 1999： 141167.
[9]SEO MG， KIM Y. Numerical analysis on ship maneuvering coupled with ship motion in waves[J]. Ocean Engineering， 2011， 38（17/18）： 19341945. DOI： 10.1016/ j.Oceaneng.2011.09.023.
[10]周昭明， 盛子寅， 冯悟时. 多用途货船的操纵性预报计算[J]. 船舶工程， 1983（6）： 2129.
[11]KIJIMA K， KATSUNO T. On the manoeuvring performance of a ship with the parameter of loading condition[J]. Journal of the Society of Naval Architects of Japan， 1990， 168（2）： 141148.
[12]芳村康男. 浅水域の操纵运动数学モデルの检讨–MMGモデルの浅水域に用くについて[J]. 關西造船協會志， 1986， 200： 8594.
[13]惠小锁. 船舶4自由度响应型数学模型的研究[D]. 大连： 大连海事大学， 2010.
（编辑贾裙平）
摘要：为在航海模拟器中充分体现船舶操纵运动的响应特性，提高模拟逼真度，保证教学效果，对船舶多自由度操纵运动进行建模与仿真研究，其中较为完整地考虑了耦合的纵向、横向、艏向、横摇及纵摇运动.根据MMG建模思想分析船舶耦合的横摇和纵摇运动规律，在常规的三自由度船舶运动方程的基础上，建立多自由度耦合船舶运动方程，并设计相应的数值求解方法.针对一个双桨双舵小型目标本船，根据经验公式并结合实船操纵经验，建立具体的本船操纵运动模型；通过数值仿真定性研究其在各种情况下的操纵运动.仿真得到的运动规律与实船运动规律一致，说明运动方程及本船模型可以较为真实地反映实船运动规律.
关键词： 船舶操纵性； 数值仿真； 航海模拟器
中图分类号： U661； U666.158 文献标志码： A
3结束语
为真实体现船舶在不同操纵情况下的运动响应规律，采用基本的MMG模型，给出多自由度耦合的操纵运动模型，完整计入纵向、横向、艏向、横摇和纵摇5个自由度之间的耦合作用.根据航海模拟器运算特点，给出了简化的数值计算方法.针对一小型高速船，展开仿真研究，仿真结果表明：船舶在加减速、回转等过程中表现出的运动规律，与实船经验运动规律符合得很好，能够真实反映船舶运动响应规律.
参考文献：
[1]
洪碧光. 船舶操纵[M]. 大连： 大连海事大学出版社， 2008： 1737.
[2]乐美龙. 船舶操纵性预报与港航操纵运动仿真[M]. 上海： 上海交通大学出版社， 2004： 615.
[3]平野雅祥. 初期設計時にぉけゐ船の操縦運動計算法につぃて[C]// 日本造船学会論文集第147号. 日本： 日本造船学会， 1980： 144153.
[4]青木伊知郎. 実船の操縦性能推定法に関する研究[C]// 日本船舶海洋工学会論文集第3号. 日本： 日本船舶海洋工学会， 2006： 157165.
[5]徐东星， 张秀凤， 刘春雷， 等. 大型LNG船舶四自由度运动建模与仿真[J]. 上海船舶运输科学研究所学报， 2015， 38（3）： 1519.
[6]张心光， 邹早建. 基于支持向量回归机的船舶操纵响应模型辨识[J]. 上海交通大学学报， 2011， 45（4）： 501504.
[7]王雪刚， 邹早建， 任如意， 等. 基于支持向量机的四自由度船舶操纵运动黑箱建模[J]. 中国造船， 2014， 55（3）： 147155.
[8]贾欣乐， 杨盐生. 船舶运动数学模型——机理建模与辨识建模[M]. 大连： 大连海事大学出版社， 1999： 141167.
[9]SEO MG， KIM Y. Numerical analysis on ship maneuvering coupled with ship motion in waves[J]. Ocean Engineering， 2011， 38（17/18）： 19341945. DOI： 10.1016/ j.Oceaneng.2011.09.023.
[10]周昭明， 盛子寅， 冯悟时. 多用途货船的操纵性预报计算[J]. 船舶工程， 1983（6）： 2129.
[11]KIJIMA K， KATSUNO T. On the manoeuvring performance of a ship with the parameter of loading condition[J]. Journal of the Society of Naval Architects of Japan， 1990， 168（2）： 141148.
[12]芳村康男. 浅水域の操纵运动数学モデルの检讨–MMGモデルの浅水域に用くについて[J]. 關西造船協會志， 1986， 200： 8594.
[13]惠小锁. 船舶4自由度响应型数学模型的研究[D]. 大连： 大连海事大学， 2010.
（编辑贾裙平）
