[发明专利]一种船模减纵摇控制算法验证与优化物理试验平台

说明书

本发明提供一种船模减纵摇控制算法验证与优化物理试验平台，循环水槽系统包括固定台、设置在固定台上的稳流台、设置在固定台与稳流台之间的导流管、设置在稳流台上的玻璃水槽、设置在固定台上的驱动电机一、安装在驱动电机一输出端上的叶轮，导流管与稳流台相通，叶轮位于导流管内，强迫驱动系统包括横跨在玻璃水箱上方的船模运动支架、设置在船模运动支架上的驱动电机二、设置在驱动电机二输出端上的驱动轮、缠绕在驱动轮上的牵引绳，牵引绳的两端分别绕过船模运动支架上的滑轮后连接有一弹簧，两个弹簧的端部分别与船模的两端连接，船模上还设置有运动姿态传感器。本发明通过主动控制系统实现不同海况和航速下的船模运动状态模拟。

技术领域

本发明涉及一种船模运动试验平台，尤其涉及一种船模减纵摇控制算法验证与优化物理试验平台，属于船舶工程领域。

背景技术

船舶在海上航行时，由于风浪的影响，会不断产生6个自由度的摇荡运动。目前，横摇运动控制相对成熟，在实际工程中已经得到了广泛应用。相比较而言，由于船体遭遇的纵摇力矩较大，纵摇运动控制研究相对较少，现有的减纵摇控制技术与实际工程需求存在一定差距，仍需开展大量研究。

船舶主动式减纵摇控制研究中，控制策略、控制算法是核心。而任何减摇控制算法都要通过试验进行验证与优化，尤其是在减摇控制算法的精细化研究过程，物理试验更是检验算法工程适用性的唯一手段。

现有的减摇试验是在拖曳水池中造浪、造流来模拟船舶在海上遭遇的环境激励，进而开展减摇算法的试验研究。物理拖曳水池的时间成本和经济成本相对昂贵。从模型的调试、安装和实验测试，在顺利情况下，一般需要数周时间，而在拖曳水池，使用拖车、造波设备、试验场地等相关费用每天高达1-2万元人民币。尤其对于减摇控制试验而言，在算法精细化设计阶段，经常需要通过物理试验进行验证和优化分析。因此，从试验成本上考虑，每次改完算法后便进行船模试验验证算法是极高的。鉴于此，本发明提出了一种船模减纵摇控制算法验证与优化试验平台，来提高船模减纵摇控制算法验证与优化研究的效率，降低试验研究的时间和经济成本。

目前，国内外并没有针对这类问题的应用技术研究，尚处于空白状态。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种船模减纵摇控制算法验证与优化物理试验平台。

本发明的目的是这样实现的：包括循环水槽系统和强迫驱动系统，所述循环水槽系统包括固定台、设置在固定台上的稳流台、设置在固定台与稳流台之间的导流管、设置在稳流台上的玻璃水槽、设置在固定台上的驱动电机一、安装在驱动电机一输出端上的叶轮，所述导流管与稳流台相通，所述叶轮位于导流管内，稳流台与玻璃水箱的连通处还设置有稳流隔板，所述强迫驱动系统包括横跨在玻璃水箱上方的船模运动支架、设置在船模运动支架上的驱动电机二、设置在驱动电机二输出端上的驱动轮、缠绕在驱动轮上的牵引绳，牵引绳的两端分别绕过船模运动支架上的滑轮后连接有一弹簧，两个弹簧的端部分别与船模的两端连接，船模的中间位置与船模运动支架之间还设置有连接杆，船模上还设置有运动姿态传感器。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述稳流台包括两个立柱式结构和设置在两个立柱式结构之间的中间架，所述玻璃水槽设置在中间架上，两个立柱式结构中的一个与固定台固连、另一个悬空设置，所述驱动电机位于悬空设置的立柱式结构的下方，所述导流管位于中间架中间，所述稳流隔板位于与固定台固连的立柱式结构与玻璃水槽连通处。

2.所述连接杆的上端与船模运动支架固连、下端与船模铰接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及一种船模物理试验平台，在循环水槽系统内通过主动控制系统实现不同海况和航速下的船模运动状态模拟。其中，利用弹簧通过主动控制系统一强迫船模按照一定的规律运动，以此来模拟波浪激励下的船模运动状态；利用水槽循环系统调节水流速度以此模拟船模的航行速度。