محاسبه ضرايب مانور شناورها به كمك روش شناسايي سيستم مبتني بر تست هاي مدل خودرانش

System Identification Determination of Ship Maneuvering Hydrodynamic Coefficients Based on Free-running Model Test Results

در طي ساليان اخير مدلهاي مختلفي از مانور شناورهاي جابجايي ارايه شده كه قادر هستند با تقريب مناسبي كيفيت مانور شناور را تبيين نمايند. ليكن تحقيقات در زمينه محاسبه ضرايب مانور و تست خودرانش مانور شناور اندك بوده و همچنان شبيه سازي مانور شناور با استفاده از مدلهاي رياضي حد توسعه يافتگي مناسبي ندارد. تيوري شناسايي سيستم مي تواند براي بيان كردن مدل رياضي مانور شناورها به وسيله ي سيستم داده هاي ورودي و داده هاي خروجي مورد استفاده قرار گيرد. در اين مقاله مانور يك شناور جابجايي با مدل خودرانش بررسي شده است و با استفاده از روش شناسايي سيستم بر پايه روش فيلتر كالمن پيشرفته، ضرايب مانور آن استخراج گرديده و مانور دور زدن شناور شبيه سازي شده است. نتايج حاصل از روش شناسايي سيستم با مانور تست تجربي مقايسه شده و تاثير زاويه سكان و سرعت شناور بر دايره چرخش آن مورد بررسي قرار گرفته است. بديهي است چنين مدلي علاوه بر تاثيري كه مي تواند در طراحي بهينه شناور داشته باشد، مي تواند ابزار مناسبي براي توسعه روش هاي كنترلي و هدايت شناور نيز باشد.

In the recent years, different mathematical models are suggested for maneuvering of displacement vessels that are capable of estimation of vessel maneuvers with acceptable precision. These mathematical models are based on determined hydrodynamic coefficients and their accuracy depends on the known coefficients used to solve the mathematical model. System identification methods are developed to calculate these coefficients utilizing input and output data obtained from different sources. In this paper different maneuvers are executed through free running model tests of a container ship. The hydrodynamic coefficients in the mathematical model are determined by the Extended Kalman Filter (EKF) method. Then the mathematical model is solved and different maneuvers are simulated by coefficients calculated from the experiments. Simulations are validated by model tests. Finally the influence of rudder angle and advance speed on turning circle is studied. The mathematical model and hydrodynamic coefficients presented in this paper can be applied for optimization of ship maneuvering performance and course control purposes.