1、水翼艇是一種水翼支撐的高性能船,高速航行時水翼產(chǎn)生的水動升力將艇體全部或部分抬離水面。它具有阻力低、航速高、航跡興波小等特點。水翼艇的艇體吃水減少使其更容易受到海浪環(huán)境的干擾,產(chǎn)生劇烈的搖蕩,使水翼艇的適航性降低,暈船率增加,影響乘客的舒適度和艇員的工作效率。因此有必要對此問題設(shè)計專門的控制器。通過控制水翼后緣的襟翼產(chǎn)生控制力,降低海浪干擾對水翼艇姿態(tài)運動的影響,從而提高水翼艇的適航性和乘員的舒適度。為此本篇論文對水翼艇的縱向運動進行建

2、模及其姿態(tài)控制研究。
　　建立水翼艇縱向運動的數(shù)學(xué)模型是設(shè)計控制器的前提。本論文分別對水翼艇的艇體和水翼進行分析建立水翼艇縱向運動的數(shù)學(xué)模型。對于艇體,借助船舶輔助設(shè)計和建造軟件Maxsurf,可以快速計算水翼艇縱向運動方程中的諸多水動力系數(shù)及艇體在規(guī)則波或不規(guī)則長峰波受到的擾動力。對于水翼受到的擾動,本文提出基于波粒子垂蕩速度誘導(dǎo)水翼有效攻角發(fā)生變化,產(chǎn)生擾動作用力模型。并利用此模型計算水翼在不同海況下受到海浪的擾動力及擾動力矩

3、。完成水翼艇縱向運動建模之后,首先對其進行穩(wěn)定性分析;然后對水翼艇縱向運動進行求解,對不同有義波高海況下水翼艇的姿態(tài)運動進行了仿真分析。
　　為了方便應(yīng)用最新控制理論設(shè)計控制器,本文把水翼艇縱向運動方程轉(zhuǎn)換成了狀態(tài)空間表示式的形式。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了LQR控制器和基于線性矩陣不等式(LMI)算法的魯棒H∞狀態(tài)反饋控制器。利用遺傳算法對LQR控制的參數(shù)進行了優(yōu)化?？刂破鞯脑O(shè)計除了考慮以傳統(tǒng)性能指標(biāo),即以減小水翼艇縱向運動的垂蕩位移和縱