从船舶运动方程在1946年由Davidson和Schiff给出后,船舶控制的研究快速的从两个方面展开发展:

(1)基于基本运动方程,由船舶参数推导出水动力导数,然后求解方程。其中主要有Abkowitz代表的整体水动力模型和日本摇曳水池委员会(JJTC)提出的分离型水动力模型(MMG)[1];

(2)将船舶看成一个动态的系统,引入运动响应模型,运用控制理论分析船舶运动[1]。86022

整体型模型将船体、桨、舵作为一个整体考虑其综合影响,把作用在船体上的流体动力展开为各变量的泰勒级数,通过约束模型试验测定水动力导数,然后利用模型对船舶操纵运动进行预报[2]。这种预报虽说效果可以,但是缺点也很明显:流体动力的导数很多,并且部分高阶导数物理意义不明确,导致实验的结果不通用,所以在没有实验的条件下,很多研究者并不愿意去选择。水动力模型的优点是将作用于船舶的流体动力和力矩通过物理形式分解为单船体、水下螺旋桨、水下舵的流体动力和力矩以及其相互的干扰流体动力和力矩。船舶的模型特点是每一个水动力导数都有很明确的物理意义,方便从实验中获得结果。上世纪50年代末野本谦作以控制方面基础,把船舶看做一个动态的系统,以舵角为输入,艏摇的速度为输出建立一个响应模型,其中模型的参数可以从试验中获取,这样就可以避免状态空间模型的参数需从实验中获取的不足。

耐波性在船舶研究的发展中也起到很重要的角色,主要有两种研究方法:理论法、实验法。上世纪50年代以来,对其研究有两方面重大进展:

(1)频谱分析法的引进

1953年St。Denis和Pierson在船舶运动的不规则波的运动中,运用了处理噪声的随机理论,提出了理论上不规则的海洋波浪中船舶运动的算法,该理论表明了在不规则波和规则波响应的简单关系[3];

(2)切片理论在船舶摇荡问题中的应用

1955年科文-克劳科夫斯基提出了:以切片理论为基础,计算船舶的垂荡与纵摇运动,成为船舶纵向运动理论算法的起点[3]。

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