船舶运动数学模型

1. 海洋运动有哪些

第1章 海洋运动体概述 1.1 研究海洋运载器的意义 1.2 海洋运动体 1.3 海洋运动体的运动及其控制 第2章 海洋运动体的运动力学综述 2.1 海洋运动体运动分析中的坐标系 2.2 海洋运动体运动方程的建立 2.3 作用于海洋运动体的力和力矩 2.4 海洋运动体运动方程的线性化 2.5 海洋运动全运动方程的无因交化 2.6 有时变系数的海洋运动体模型 第3章 海浪、海风及海流 3.1 平面进行波 3.2 随机海浪 3.3 随机海浪的统计特性和谱分析 3.4 海风和海风的谱分析 3.5 海浪 3.6 有海流时的海浪 第4章 海洋扰动对海洋运动体的作用及分析方法 4.1 海洋运动体在波浪中的航行 4.2 海浪作用于海洋运动体的扰动力和扰动力矩 4.3 海浪的漂移力及对海洋运动体的影响 4.4 风和海流对海洋运动体的扰动力和扰动力矩 4.5 长峰波随机海浪的仿真 4.6 海浪成形滤波器及对海浪的仿真 4.7 海浪对船舶的干扰力和干扰力矩的仿真和频谱分的 4.8 海洋运动体的随机运动姿态的统计分析 第5章 海洋运动体运动控制装置 5.1 海洋运动体运动控制装置概述 5.2 控制翼面的水动力特性 5.3 舵的静态水动力特性 5.4 鳍和鳍的水动力特性 5.5 螺旋桨及其水动力特性 5.6 可调螺距螺旋桨及其控制 5.7 船体和螺旋桨对舵水动力的影响 5.8 推力器及其控制 第6章 航舶运动控制模型和控制系统 6.1 船舶航向控制原理 6.2 船舶自动舵的控制原理 6.3 船舶航向控制中的数学模型 6.4 航舶航向控制中的环境扰动模型 6.5 船舶航向控制中的性能指标 6.6 船舶横摇运动数学模型 6.7 船舶横摇减摇原理 6.8 常用的船舶摇减摇装置 6.9 回归神经网络与船舶横舶横摇运动模型 6.10 利用神经网络辨识建立船舶横摇运动模型 6.11 智能技术在船舶减摇系统中的应用 第7章 水下海洋运动体空间运动及控制 7.1 潜艇空间运动模型 7.2 潜器均衡控制 7.3 潜艇行进间的均衡控制数学模型 7.4 潜艇深度、纵倾及纵倾均衡的自动控制 7.5 深潜救生艇动力定位系统的控制模型

2. 控制理论中各类传递函数如何控制数学（船舶、飞机）模型啊

我想初学的话首先需要明确控制是做什么用的，一句话来讲，控制的目的是减少外界干扰对系统的影响。比如说你从教室里走到教室门，假如把你的眼睛蒙起来，那么即使你一开始是朝向门走的，我在中途推了你一下，你的前进方向就变了，就走不到门了。但是如果你的眼睛没有蒙起来，那么即使你的方向改变了，你也会根据门的位置做出调整，也就是说你不怕外界的干扰了，这就是所谓的反馈控制。
接下来，控制有3个核心。
第一个是控制的对象，也就是你想控制什么，你说的船舶、飞机都是控制对象，但不具体，船舶里有很多量，是要控制速度，还是吃水深度，还是行进方向，每一个都需要一个单独的控制系统来进行控制。因此首先要选定一个具体的控制对象。
第二个是被控对象的模型，通常就表示为你所说的传递函数，每一个实际对象都有对应的传递函数，举个例子，比如说我们熟悉的淋浴喷头，要控制水温适中才好洗澡，那么假如现在凉了往热水那边调一下，结果是热水不会立刻就出来，而是要过几秒到十几秒才会过来，这个性质就决定了它对应的传递函数是一个惯性环节，数学上表示成k/(as+1)，其中k和a都是常数，根据具体喷头而定。因此如果比如你想控制船舶的速度，那么就需要把与速度相关的比如电机、螺旋桨这些的传递函数弄清楚。
第三个是控制策略，还是淋浴喷头，如果你觉得凉，往热水方向调了很多，那么过一会儿就又觉得热了，然后你再往凉水调很多，过一会儿就又凉了，这就是所谓的震荡，调节不稳定。最常用的控制策略是PID控制，在船舶飞机上应该没问题。

不知不觉打了这么多字。。。我所说的只是思路，具体选什么对象，对象是什么模型，每个模型的表达式，怎么把反馈回路打起来，怎么调节PID参数，都需要依据实际情况弄明白，我不是学船舶和飞机的，但估计它们的控制并不简单，建议先找几个简单的例子练练手，matlab里面有一个工具箱叫simulilnk，专门用于搭控制仿真，很好用，可以学学。
加油，共同进步~

3. 在船上什么颜色的仪器是不能碰撞的

红色标记设备和仪器。红色，一般的红的都是危险信号，在航海一样，sos就是红色的按钮。

比如：船尾螺旋桨和舵页的管理船键都是红色的。

舶前进的直接动力来自螺旋桨，依靠螺旋桨的旋转产生对水的推力，促使船舶前进，当然如果螺旋桨反转，就会实现船舶的倒退。螺旋桨使船舶前进，而带动螺旋桨旋转的机器一般为大型柴油机，这就是众所周知的主机，主机安装在在机舱里，通过通过中间轴、尾轴等伸出船后连接螺旋桨。

4. 船舶动力定位的内容简介

《船舶动力定位》详尽地论述了动力定位技术及其应用，重点总结并深入研究推动船舶动力定位技术进步和工程应用的若干关键技术和优秀成果。内容包括坐标系统及其变换、船舶运动数学模型、海洋环境模型、船舶推进系统数学模型、动力定位系统数据滤波与状态估计、控制理论在船舶动力定位中应用、测量系统、推进系统、动力系统、动力定位系统的方案设计、动力定位系统结构、动力定位船作业、有关动力定位的指南、规则和条例等。《船舶动力定位》是国内第一部有关动力定位方面的经典著作，是作者近30年来有关船舶动力定位方面的教学和科学研究经验的积累和总结，同时吸收了国内外相关的重要参考文献的精华，力求反映当今该领域的新思想、新观点、新动态和新的技术及学术水平。具有实用性、系统性和前沿性。《船舶动力定位》由浅入深，脉络清晰，结构严谨，图文并茂，实例丰富，生动地向读者展现了动力定位技术的精髓。

5. 现在国内外研究船舶运动数学模型的有谁谢谢了

不是很了解哦！

6. 如何制造轮船模型和小螺旋桨

螺旋桨
古代的车轮，即欧洲所谓“桨轮”，配合蒸汽机，将原来桨轮的一列直叶板斜装于一个转毂上。构成了螺旋桨的雏型；

2、古代的风车，随风转动可以输出扭矩，反之，在水中，输入扭矩转动风车，水中风车就有可能推动船运动；

3、在当时，已经使用了好几个世纪的阿基米德螺旋泵，它能在水平或垂直方向提水，螺旋式结构能打水这一事实，作为推进器是重要的启迪。

伟大的英国科学家虎克在1683年成功地采用了风力测速计的原理来计量水流量，于此同时，他提出了新的推进器——虎克螺旋桨（图1）推进船舶，为船舶推进器作出了重大贡献。

1752年，瑞士物理学家白努利第一次提出了螺旋桨比在它以前存在的各种推进器优越的报告，他设计了具有双导程螺旋的推进器，安装在船尾舵的前方。1764年，瑞士数学家欧拉研究了能代替帆的其它推进器，如桨轮（明轮）。喷水，也包括了螺旋桨。

潜水器和潜艇在水面下活动，传统的桨、帆无法应用，笨重庞大的明轮也难适应。于是第一个手动螺旋桨，不是用在船上，而是作为潜水器的推进工具。

蒸汽机问世，为船舶推进器提供了新的良好动力，推进器顺应蒸汽机的发展，成为船舶推进的最新课题。

第一个实验动力驱动螺旋桨的是美国人斯蒂芬，他在1804年建造了一艘7．6米长的小船，用蒸汽机直接驱动，在哈得逊河上做第一次实验航行，实验中发现发动机不行，于是换上瓦特蒸汽机，实验航速是4节，最高航速曾达到8节。

斯蒂芬螺旋桨有4个风车式桨叶（图2），它锻制而成，和普通风车比较它增加了叶片的径向宽度，为在实验中能选择螺距与转速的较好配合，桨叶做成螺距可以调节的结构。在哈得逊河上两个星期的试验航行中，螺旋桨改变了几个螺距值，但是实验的结果都不理想，性能远不及明轮。这次实验使他明白，在蒸汽机这样低速的条件下，明轮的优越性得到了充分发挥，它的推进效率高于螺旋桨是必然的结论。

阿基米德螺旋的引入，最早见于1803年，1829年有英国的阿基米德螺旋桨的专利。并在此基础上于1840- 1841年建造了一些民用的螺旋桨。1843年，英国海军在“雷特勒”号舰上，第一次以螺旋桨代替明轮，随后由斯密士设计了20艘螺旋桨舰，参加了对俄战争，斯密士成为著名人物。

1843年，美国海军建造了第一艘螺旋桨船“浦林西登”号，它是由舰长爱列松设计，在爱列松的积极推广下，美国相续建造了41艘民用螺旋桨船，最大的排水量达2000吨。

尽管英、美等国取得了一些成功，但是螺旋桨用作船舶推进还有很多问题，如在木壳船上可怕的振动，在水线下的螺旋桨轴轴承磨损，桨轴密封，推力轴承等。

随着技术的进步，螺旋桨的上述缺陷，一个一个地克服，以及蒸汽机转速的提高，愈来愈多螺旋桨在船上取代明轮。到1858年，“大东方”号装有当时世界上最大的螺旋桨，它的直径有7．3米，重量达36吨，转速每分种50转，当时，推进器标准不再具有权威性，由于螺旋桨的推进效率接近明轮，而且它却具有许多明轮无法竞争的优点，明轮逐步在海船上消失。

在科学技术发展过程中，许多机械装置的性能在人们还不太清楚的时候，就已经广泛使用了。但是人们在不完全理解它的物理规律和没有完整的理论分析以前，这些装置很难达到它的最任性能。螺旋桨也不例外，直到1860年，虽然它在海船上已经成为一枝独秀，但是它的成就全都是依靠多年积累的经验。螺旋桨的进步，只依靠专家们的直观推理，已经不能满足船舶技术的发展需要，它有待科学家对其流体动力特性做出完整的解释，这就促使螺旋桨理论的发展。

螺旋桨的理论研究，在船舶技术发展过程中，它比任何一个专业领域都做得多，从经验方法过渡到数字化设计，再进而应用计算机技术进行螺旋桨最佳化的设什。一个好的螺旋桨其设计是非常重要的，模型试验也起着主要的作用。

近代螺旋桨的发展，由于我国自19世纪中叶沦为半殖民地，很少有贡献。解放后，我国造船事业得到新发展，对螺旋桨技术也进行了大量设计、研究工作，为各类舰船配上了大量自己设计制造的螺旋桨。最值得骄做的是“关刀桨”的问世，它是我国在螺旋桨技术发展中的一大创造。那是在60年代，广州文冲船厂有一位师傅，名叫周挺，他根据自己几十年制做螺旋桨的经验，把螺旋桨的桨叶轮廓做成三国演义中关公的82斤重大刀的式样，他形象地叫它“关刀桨”（图4）。

“关刀桨”曾在一些船上试验航行，提高了船的航速，更奇的是螺旋的振动却大大地减弱了。在当时的长江2000马力拖轮和华字登陆艇上使用，都取得了良好的效果，这一成就，吸引了许多造船界人士。1973年，在上海首先做了“关刀桨”敞水试验研究，同时还提供了设计图谱。有趣的是，在世界著名造船国家今天开发的“大侧斜”螺旋桨，如（图5）最新舰用大侧斜螺旋桨，直径6．3米，轴功率35660千瓦，舰航速达32．8节；图6所示是最新在客渡船上采用的大侧斜螺旋桨，该桨直径5．1米，轴功率15640干瓦，船航速为23．2节。图7所示是最新化学品船上采用的大侧斜螺旋桨，该桨直径6．2米，轴功率10400千瓦，船航速16．7节。它们和“关刀桨”非常相似，其重要特征是振动，噪声小，这也是“关刀桨”所具有的特点。

7. 英语翻译：

Considering the navigation of ships and ship propulsion system itself in the process of working conditions, in order to more accurate control of propeller thrust, according to the ship propulsion system operating characteristics of the controllable pitch propeller, 并对调距桨液压伺服机构相关的螺距变化指令信号控制进行了研究。
Considering the navigation of ships and ship propulsion system itself in the process of working conditions, in order to more accurate control of propeller thrust, according to the ship propulsion system operating characteristics of the controllable pitch propeller, and reversed pitch change of command signals to control pitch propeller hydraulic servo mechanism related to research.
考虑到船舶航行过程中推进系统本身和船舶的工作条件，为了更加精确的控制螺旋桨的推力，建立了推进系统的数学模型，并对调距桨液压伺服机构相关的螺距变化指令信号控制进行了研究。
Considering the working conditions of ship propulsion system itself and the ship sailing process, in order to control the propeller more accurate thrust, established the mathematical model of propulsion system, and on the pitch change of command signals to control pitch propeller hydraulic servo mechanism related to research.
在船舶的电力系统中，轴带电机运动中不断实现电磁转化，其运动或静止对整个船舶电力系统的运转发挥着关键的作用。文中参照相关文献，首先建立了“理想电机”的模型，进一步采用电路理论得到了轴带发电机的数学模型，为船舶动力系统的电力部分选型打下了基础。
In the power system of ship in the shaft with motor and continuously realizing electromagnetic conversion, the moving or still running on the ship power system plays a key role. Refer to the related literatures, in this paper, firstly established the "ideal motor model, further the shaft mathematical model of generator circuit for the power part adopts theory, selection of ship power system laid the foundation.

如有疑问请继续追问，望采纳，谢谢，您的采纳是我的力量！

8. 船舶动力定位的目录

前言
第一部分 数学模型
第1章 绪论
1.1 船舶动力定位的定义
1.2 船舶动力定位的发展史
1.2.1 动力定位产生的背景
1.2.2 动力定位系统的技术发展现状
1.3 船舶动力定位简介
1.3.1 动力定位系统工作原理
1.3.2 船舶动力定位的基本功能
1.3.3 动力定位的分级
1.4 国际组织和船级社
1.4.1 国际组织
1.4.2 船级社
第2章 坐标系统
2.1 概述
2.2 地球中心惯性坐标系
2.3 地球中心固定坐标系
2.4 WGS-84坐标系
2.5 通用横向墨卡托投影坐标系统
2.6 北东坐标系
2.7 船体坐标系
2.8 船体平行坐标系
第3章 船舶运动数学模型
3.1 运动学
3.1.1 运动变量定义
3.1.2 船体坐标系与北东坐标系之间的转换
3.1.3 船舶运动学
3.2 动力学
3.2.1 刚体动力学
3.2.2 船舶水动力和力矩
3.2.3 水动力的无因次体系
3.3 船舶运动数学模型
3.3.1 六自由度非线性运动方程
3.3.2 六自由度线性运动方程
3.3.3 单自由度直航模型
3.3.4 单自由度自动驾驶仪模型
3.3.5 二自由度线性操纵模型
3.3.6 三自由度水平面运动模型
3.3.7 纵荡-垂荡-纵摇三自由度运动模型
3.3.8 横荡-横摇-艏摇三自由度运动模型
第4章 海洋环境模型
4.1 风的模型
4.1.1 相对风速和相对风向
4.1.2 风力与风力矩系数
4.2 海浪的模型
4.2.1 风级、浪级和海况的定义
4.2.2 波能谱公式
4.2.3 海浪响应的线性模型
4.2.4 遭遇频率
4.2.5 海浪干扰力和干扰力矩
4.3 海流模型
4.3.1 海流对运动模型的影响
4.3.2 海流作用于船体的干扰力及力矩
第二部分 控制理论在船舶动力定位中的应用
第5章 动力定位的数据处理和数据融合
5.1 概述
5.1.1 多传感器数据融合的起源和发展
5.1.2 多传感器数据融合技术的分类
5.1.3 船舶动力定位数据处理和数据融合
5.2 位置参考系统数据处理
5.2.1 野值剔除
5.2.2 滤波
5.2.3 时间对准
5.2.4 空间对准
5.3 基于置信测度的融合算法
5.3.1 置信距离矩阵的计算
5.3.2 关系矩阵的确定
5.3.3 权值的计算
5.4 数据处理和融合算法仿真
5.4.1 计算机仿真
5.4.2 半实物仿真实验
第6章 动力定位的数据滤波与状态估计
6.1 卡尔曼滤波器的设计
6.1.1 卡尔曼滤波简介
6.1.2 数据滤波与状态估计中船舶运动数学模型
6.1.3 离散型卡尔曼估计滤波器的设计
6.1.4 扩展的离散时间卡尔曼估计滤波器设计
6.2 无源非线性估计滤波器设计
6.2.1 系统模型
6.2.2 估计滤波器方程
6.2.3 估计滤波器误差动态特性
6.2.4 稳定性分析
6.2.5 估计滤波器增益矩阵的确定
6.2.6 稳定性证明
6.3 非线性无源观测器的仿真案例
第7章 动力定位的控制方法
7.1 基于PID的动力定位船舶航迹保持控制
7.1.1 PID控制算法
7.1.2 PID控制算法的改进
7.1.3 动力定位船舶的低速航迹保持策略
7.1.4 动力定位船舶的高速航迹保持策略
7.1.5 低速航迹保持艏向控制器仿真
7.1.6 高速航迹保持艏向控制器设计与仿真
7.2 动力定位线性二次型(LQ)最优控制
7.2.1 LQ最优控制基本原理
7.2.2 动力定位控制系统的最优LQ设计
7.2.3 风前馈控制器的设计
7.2.4 动力定位LQ控制的仿真实验
7.3 基于MPC的动力定位控制器的设计
7.3.1 选用MPC用于动力定位系统的几点考虑
7.3.2 动力定位系统中的约束
7.3.3 基于MPC方法实现动力定位系统约束处理的原理
7.3.4 动态矩阵控制算法
7.3.5 动力定位MPC控制器的仿真实验
7.4 环境最优艏向控制
7.4.1 最优艏向的获得方法
7.4.2 李雅普诺夫稳定性定理
7.4.3 基于非线性反步设计法的环境最优艏向控制器
7.4.4 环境最优艏向控制器仿真实验及分析
第三部分 测量系统
第8章 位置参考系统
8.1 卫星定位系统
8.1.1 全球定位系统
8.1.2 差分全球定位系统
8.1.3 全球导航卫星系统
8.1.4 北斗
8.2 水声位置参考系统
8.2.1 概述
8.2.2 长基线系统
8.2.3 短基线系统
8.2.4 超短基线系统
8.3 Artemis微波位置参考系统
8.3.1 Artemis工作原理
8.3.2 Artemis系统功能特点
8.3.3 Artemis Mk IV系统
8.4 张紧索系统
8.4.1 概述
8.4.2 张紧索的几何推算
8.4.3 三种张紧索系统
8.5 激光位置参考系统
8.5.1 Fanbeam
8.5.2 CyScan
第9章 动力定位系统其他传感器
9.1 艏向传感器
9.1.1 电罗经简介
9.1.2 NAVIGAT X MK 1型数字电罗经
9.2 风传感器
9.2.1 皮托管式风传感器
9.2.2 螺旋桨风传感器
9.2.3 超声波风传感器
9.2.4 霍尔效应电磁风传感器
9.2.5 热线、热膜式风传感器
9.3 垂直运动传感器
9.3.1 MRU简介
9.3.2 Kongsberg Seatex MRU 5
第四部分 推进系统和动力系统
第10章 推进系统
10.1 概述
10.2 推进器的形式和原理
10.2.1 主推进器
10.2.2 槽道推进器
10.2.3 全回转推进器
10.2.4 吊舱推进器
10.2.5 喷水推进器
10.3 推进系统的数学模型
10.3.1 敞水螺旋桨的推力和转矩
10.3.2 船体与螺旋桨的相互作用
10.3.3 推进器效率
10.3.4 螺旋桨流体动力的计算模型
10.4 喷水推进器的一般特性
10.4.1 船舶航行推力与阻力平衡方程
10.4.2 喷水推进器能头平衡方程
第11章 动力系统
11.1 概述
11.2 动力系统组成
11.3 电力系统
11.3.1 概述
11.3.2 动力定位船舶的发电系统
11.3.3 动力定位船舶的供配电系统
11.3.4 动力定位船舶的负载系统
11.3.5 动力定位船舶的输电系统
11.4 动力系统可靠性的保障
11.4.1 冗余电路
11.4.2 电力系统保护
11.4.3 应急电力系统
11.5 电站监控和运行管理系统
11.5.1 电力参数监测显示及报警
11.5.2 发电机的启动和停车控制
11.5.3 分级卸载功能
11.5.4 重载的启动询问
11.5.5 停电恢复功能
11.5.6 电站运行情况记录
第五部分 船舶动力定位系统
第12章 动力定位系统设计
12.1 概述
12.2 推进器布置
12.2.1 简单的推进器布置
12.2.2 推进器布置规则
12.3 动力定位系统的组成与配置
12.3.1 动力定位系统的组成
12.3.2 动力定位系统的配置和分级
12.4 动力定位能力计算
12.4.1 概述
12.4.2 有关动力定位能力计算的说明
12.5 中国船级社有关动力定位系统的相关说明
12.5.1 附加标志
12.5.2 定义
12.5.3 故障模式与影响分析
第13章 动力定位系统功能和组成
13.1 概述
13.2 动力定位的模式与功能
13.2.1 动力定位的模式
13.2.2 动力定位的特种功能
13.3 动力定位系统的基本组成
13.4 动力定位产品介绍
第14章 动力定位船舶作业
14.1 概述
14.2 潜水支持作业
14.3 勘察和ROV支持作业
14.4 海床开沟机作业
14.5 铺管作业
14.6 倾倒岩石作业
14.7 采砂挖泥作业
14.8 铺缆与维修作业
14.9 起重船作业
14.10 移动式海底钻井平台作业
14.11 油轮作业
14.12 浮式生产储存装载单元作业
14.13 其他功能和作业
参考文献

9. 什么是环路增益 【书上只写了，AF被称为环路，并没说其它，对此我并不明白其所代表的实际意义。

环路增益是指一反馈回路中的总增益，一般会以比例或是分贝表示。环路增益常用在放大器及电子振荡器的线路中，后来更扩展到控制工厂及设备的工业控制系统中。环路增益的概念也用在生物学中。在反馈回路中，为了控制输出，会量测设备、程序的输出，取样后，再以此影响输入信号，使输出控制的更理想。

环路增益和环路相位移决定了设备的特性，也决定输出是否稳定，或是不稳定（振荡）。海因里希·巴克豪森在1921年最早发现环路增益在电子反馈放大器特性分析中的重要性，后来在1930年代由贝尔实验室的亨德里克·韦德·波德及哈里·奈奎斯特继续发展。

在通讯上，环路增益可以指载波终端或是二线中继器上的可用功率增益。最大的可用增益是由闭回路的总损失决定，可用增益不能大于总损失。

(9)船舶运动数学模型扩展阅读

梅森增益公式可表示为P=PkΔk，其中P为总增益，Δ是流图的特征式，可用下式表示：Δ=1-La+LbLc-LdLeLf+…，

式中La是所有不同回路的增益之和，LbLc是每两个互不接触回路增益乘积之和,LdLeLf是每三个互不接触回路增益乘积之和。Pk是第k条前向通路的增益，Δk是在除去与第k条前向通路相接触的回路后的Δ值。