邹令辉，周 岗，李文魁，陈永冰，殷波兰

（1.海军工程大学电气工程学院，武汉 430033；2.解放军91630部队，广州 510320）

0 引言

舰船在大海中航行，其横摇阻尼很小，在海浪的干扰下会产生剧烈的横摇运动，严重影响船舶的武器性能、航行安全以及船员的生命安全。为减小横摇，人们设计了各种减横摇装置，其中减摇鳍被广泛地运用在各种船舶中。减摇鳍是一种应用自动控制技术的主动式减摇装置，根据船的实时横摇信息，鳍控制器给出控制指令，使鳍转动产生一个扶正力矩，从而减轻海浪对船的干扰，实现减摇的目的。目前，最优控制被普遍应用在鳍减摇中，但是对于最优控制反馈系数如何选择的研究较少。

本文在前人研究的基础上[1-3]，首先对船舶横摇运动建立单自由度模型，利用最优控制理论，得到减横摇控制参数的公式，讨论了性能指标函数中加权因子、船速等对减摇的影响。最后，以美国海岸护卫队901级舰为被控对象，以高斯白噪声模拟海浪干扰建立模型进行仿真研究，验证了加权因子、船速等对减摇的影响规律。

1 船舶横摇运动模型

当船舶横摇运动较小时，可采用线性横摇理论进行研究分析。依照Conolly的理论，船舶的线性横摇数学模型可以表示为

式中，Ix和ΔIx分别为相对于通过船舶质心的纵轴的惯量和附加惯量；2Nu为每单位横摇角速度的船舶阻尼力矩；D为船舶排水量；h为横稳心高；Fc为减摇鳍的控制力矩；Fw为作用于船舶上的波浪和风力矩。并且

式（2）～式（4）中：g为重力加速度；……