非惯性系下舰载稳定平台动力学建模与分析

来源：振动与冲击杂志2024年第9期北京时间：

作者：仇伟晗，牛安琪，王生海，邱建超，范昆龙，陈海泉

单位：大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026

摘要：为解决舰船在恶劣海况下产生的大幅度、多维度的不规则摇荡运动，提出了一种6-DOF并联平台隔离舰船运动的方案，并对该方案的动力学特性进行了深入研究。首先，基于矢量关系推导该平台构件在惯性坐标下的速度、Jacobi矩阵和能量方程式，由拉格朗日方程和虚功原理得到其在非惯性系下的显式动力学方程。其次，利用Adams搭建该平台的虚拟缩比模型，采用P-M波谱和RAO模拟复杂海况下舰船的摇荡运动，基于Simulink实现MATLAB与Adams联合仿真。最后，计算分析5级海况下的运动实例，理论结果与仿真结果的驱动力误差在0.11%内，验证了本文动力学模型的正确性，且计算结果表明，平台可分别补偿船舶95.7%、97.7%和87.9%的横、纵和艏摇运动，验证了所提方案的有效性。研究结果对非惯性系下舰载稳定平台的动力学控制具有指导意义。

关键词：非惯性系；拉格朗日动力学建模；虚功原理；显示动力学方程；联合仿真