[发明专利]一种海浪中舰船横摇运动的仿真方法及上位机

摘要

本发明公开了一种海浪中舰船横摇运动的仿真方法，包括用于产生仿真运动命令的上位机以及执行仿真运动命令的仿真装置，包括以下步骤：步骤1：输入海浪运动的波倾角能量谱密度Sα(ω)；步骤2：根据定常德随机理论计算舰船的横摇角幅度谱密度Sφ′(ω)；步骤3：对步骤2中横摇角幅度谱密度Sφ′(ω)的计算公式进行修正，得到修正后的横摇角幅度谱密度Sφ(ω)；步骤4：计算横摇运动的方差m0φ；步骤5：根据方差计算平均横摇角幅值步骤6：计算有义横摇角幅值步骤7：上位机根据有义横摇角幅值生成仿真运动命令，并发送给仿真装置。本发明还公开了执行上述方法的上位机。本发明能够使得横摇仿真运动更接近真实横摇运动，简化了数学模型，易于实现，大大降低了计算量。

主权项

一种海浪中舰船横摇运动的仿真方法，包括用于产生仿真运动命令的上位机以及执行仿真运动命令的仿真装置，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：输入海浪运动的波倾角能量谱密度S_α(ω)：其中，g为重力加速的，ω为波浪频率，为单参数风浪谱密度，A＝0.78,B＝3.11/H_1/3；H_1/3为海浪有义波高；步骤2：根据定常德随机理论计算舰船的横摇角幅度谱密度S_φ′(ω)：S_φ′(ω)＝|W(iw)|²S_α(ω)；其中，|W(iw)|为线性振荡系统的传递函数，其物理意义是具有单位振幅的扰动输出；其中，n_φ为横摇固有圆频率，v_φ为包括船本身的阻尼与减摇鳍阻尼的横摇阻尼因子；步骤3：对步骤2中横摇角幅度谱密度S_φ′(ω)的计算公式进行修正，得到修正后的横摇角幅度谱密度S_φ(ω)：其中，x_φ为修正系数，x_φ＝x_φB·x_φT，x_φB是考虑船宽有限性的修正系数，x_φT为考虑吃水有限性引起的动水修正系数；步骤4：计算横摇运动的方差m_0φ：$m_{0\mathrm{\φ}}=\underset{f_1}{\overset{f_2}{\∫}}\frac{n_{\mathrm{\φ}}^4{x}_{\mathrm{\φ}}^2{\mathrm{\ω}}^4}{{(n_{\mathrm{\φ}}^2-{\mathrm{\ω}}^2)}^2+4v_{\mathrm{\φ}}^2{\mathrm{\ω}}^2}*\frac{0.78}{g^2{\mathrm{\ω}}^5}\exp (-\frac{B}{{\mathrm{\ω}}^4})d\mathrm{\ω}$其中，f₁为海浪频率的取值范围的下限，f₂为海浪频率的取值范围的上限；步骤5：计算平均横摇角幅值步骤6：计算有义横摇角幅值φ_1/3：步骤7：上位机根据有义横摇角幅值φ_1/3生成仿真运动命令，并发送给仿真装置，仿真装置执行仿真运动命令，从而实现横摇运动的仿真。