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船舶操縱動態 非極小相位現象之分析

船舶操縱動態 非極小相位現象之分析. 指導教授：曾慶耀　 老師 姓名：鄭敦仁 學號： 10167027. 摘 要. 探討船舶操縱過程中所呈現之 非極小相位行為 。 從船舶橫移及橫搖系統轉移函數著手說明，一系統反應之逆射行為可歸因於該系統轉移函數存在有右半平面之零點。 數值模擬說明，轉移函數之 右半平面零點距離虛軸越近 ， 則產生之逆射行為越為明顯。. 非 極小相位系統分析. 定 理 在轉移函數有 右半平面零點 ，系統步階響應必存在 逆射現象 。 數 值模擬 模擬非極小相位系統單位步階響應系統右半平面 零點的位置 對 逆射幅度 的影響 。. 數 值模擬.

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船舶操縱動態 非極小相位現象之分析

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Presentation Transcript

  1. 船舶操縱動態非極小相位現象之分析 指導教授：曾慶耀　老師 姓名：鄭敦仁 學號：10167027

  2. 摘要 • 探討船舶操縱過程中所呈現之非極小相位行為。 • 從船舶橫移及橫搖系統轉移函數著手說明，一系統反應之逆射行為可歸因於該系統轉移函數存在有右半平面之零點。 • 數值模擬說明，轉移函數之右半平面零點距離虛軸越近， 則產生之逆射行為越為明顯。

  3. 非極小相位系統分析 • 定理 在轉移函數有右半平面零點，系統步階響應必存在逆射現象。 • 數值模擬 模擬非極小相位系統單位步階響應系統右半平面零點的位置對逆射幅度的影響。

  4. 數值模擬 • 考慮轉移函數為 其中T1= 5，T2=10 ， K=10;探討T3=1，5和10三個值。 右半平面零點距離虛軸越近，則產生之逆射行為越為明顯。 非極小相位系統步階輸入響應RHP零點位於1，1/5，1/10

  5. 橫移轉移函數 將（9b）拉普拉斯變換 將(6) (7) 代入(10)

  6. 橫移轉移函數 • 參考文獻[8]試驗數據得以下橫移轉移函數: 系統存在右半平面零點 Z0=0.00828 由此轉移函數看出，系統反應之逆射行為可歸因於該系統轉移函數存在有右半平面之零點。

  7. 側踢流體觀點

  8. 舵產生橫搖 • 橫搖轉移函數 • 參考文獻[4]試驗數據得以下橫搖轉移函數: 由此轉移函數看出，系統反應之逆射行為可歸因於該系統轉移函數存在有右半平面之零點。

  9. 舵產生橫搖-數值模擬 較大的舵角對應舵引起的向內橫搖，其具有較大的逆射現象。 舵角 δ= -10°，-20°和-35°， 船舶的速度為18節。

  10. 舵產生橫搖流體觀點 船向內傾抵消波浪引起的外傾運動 以發展橫搖穩定系統

  11. 結論 • 本文所示，一個簡單的轉移函數為基礎的分析，提供了解研究的系統相當有效。 • 轉移函數有右半平面的零點，使步階響應產生逆射現象行為，所謂非極小相位系統的特徵。

  12. 結論 • 操作靠泊，舵的側踢經常被使用在幫助橫向移動船。而且，船向內傾在抵消波浪引起的外傾運動使用在發展橫搖穩定系統適合一些海軍艦艇。

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