船载稳定平台建模与控制方法研究文献综述

 2023-10-09 10:10

文献综述

1.1课题研究背景与意义

船舶是水上航行,海洋开发已经国防建设的重要海上交通工具。船舶在停泊或航行中,经常遇到风浪等各种外力的干扰,船舶平衡状态会破坏。船舶在受到外力矩作用下发生倾斜,此时,具有适当稳性的船舶会在浮力和自身重力的共同作用下,船舶将产生复原力矩以抵消外力矩的作用以免倾斜继续扩大。当外力矩消除后,复原力矩使船舶(经过一定的周期性摇摆)恢复到原先的平衡位置。船舶的这种复原能力就是我们所研究的船舶稳性问题。

稳定性是确保船舶及各种海上浮体安全航行及作业的主要性能之--,目前世界各国都制定了相应的规则,作为船舶设计或航行中判断稳性的主要依据。但严格地说,这些规则的制定在理论上是不严谨的,有不少需进一步完善之处。 主要在于船舶及海上浮体在恶劣海况下发生大幅度摇荡运动而导致的倾覆现象极为复杂,人们对其倾覆机理的认识有一定局限性,加上新船型的发展以及新的海损事故发生,提出了很多新课题。因此关于稳性的研究一直是船舶力学研究的热点。

稳定平台作为一种安放在运动物体上的设备,具有隔离运动物体扰动的功能。稳定平台在航空航天、工业控制、军用及商用船舶中都有比较广泛的用途,例如航拍、舰载导弹发射台、船载卫星接收天线等。船舶上工作面或者平台姿态检测,船载天线稳定平台系统,会应用倾角传感器定时(较长时间)读取数值,通过计算后,对稳定平台进行校正。平台的实际运动由单片机控制外部机械装置以达到对稳定水平平台进行修正,以保证其始终处于水平状态。某些倾角传感器作为船体液压调平系统中的反馈元件,提供高精度的倾角信号。既可用于水下钻进也可用于水下开采等。

船舶稳定平台能够隔离外界因素对船体的影响,使所承载的仪器设备保持水平,确保其正常、稳定工作,因此在工业生产中得到了广泛的应用。具体可以通过液压控制,电力推进,链条驱动等方式搭建稳定平台。

确定了稳定平台后,稳定平台建模也是一大难点。通过建立正确的模型来表现事物的各种属性是现代科学探索事物本身发展、运行规律的一一个普遍而且重要的方法。不论是在应用领域还是在科学领域,进行三维建模研究,都是一个不断兴起的领域。 随着先进的数字化仪器及设备不断投入实际应用.计算机辅助下的三维建模技术已经从最初费时费力的基于几何的手动建模发展到包括三维扫描仪,基于图像的建模与绘制( IBMR)等多种方法在内的三维建模。建模对象也从简单的几何体建模发展到比较复杂的人脸,肢体发丝等建模甚至是流体的模拟。

对船舶稳定平台的建模和模拟就是根据研究的目标和重点,在数字空间中对其形状材质运动等属性进行数字化再现的过程。

1.2 课题研究现状及发展趋势

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