《船舶运动操控实验指导书》是一本详细介绍船舶操控相关实验操作步骤与理论知识的专业书籍，旨在帮助读者掌握船舶运动特性及控制技术。
船舶运动控制实验指导书
本实验指导书由大连海事大学自动化系编写并出版发行，主编为颜德文教授。该手册旨在帮助学生及研究者深入了解船舶运动控制的基本原理、方法，并掌握实验室模拟技术及相关数学模型的构建技巧。
**实验一：对船舶运动控制系统进行初步认知**
### 实验目标
1. 掌握船舶运动控制的基础理论和具体操作方式；
2. 理解在风力、水流等环境因素影响下的研究策略及仿真方法；
3. 明确数学模型对于优化船舶航行性能的重要性；
4. 深入了解自动操舵装置及其配套的测量与执行设备。
### 所需器材
1. 船舶小型测试平台
2. 航行控制实验系统
3. 相关控制系统硬件及软件支持
### 实验核心内容
- 小型船舶模型的设计理念和运行机制；
- 测试系统的结构组成及其工作逻辑；
- 自动导航模块、航向测量单元以及舵机动作装置的工作原理。
**详细操作步骤**
1. 模拟船体的构造与功能说明：
- 发动机：步进电机驱动螺旋桨，提供前进动力。
- 转向系统：通过另一个步进电机控制方向舵叶转动以实现转向。
- 控制单元：单片机或计算机负责信号采集、算法处理及指令输出任务。
- 方位传感器：电子罗盘使用磁阻元件感应地球磁场，转换成数字信号供控制器参考航向信息。
- 模拟环境因素：风扇模拟风力和方向变化的影响。
- 通信设备与动力供应系统。
2. 航行控制实验系统的构建及运行机制：
- 平面运动控制系统可实现四个平移自由度加上一个旋转轴，从而模仿海上船舶的移动行为；
- 监控平台：用于观察整个过程并发送必要的操作命令给执行单元；
**实验二：建立船舶平面运动数学模型**
### 实验目标
1. 掌握构建船舶二维动态方程的基本原则和技巧。
2. 学习如何从设计参数中推导出相应的数学公式。
3. 熟悉传递函数法、状态空间表示以及Nomoto方法的应用场景与实施步骤；
4. 领会这些模型在系统分析、模拟测试及控制器开发中的实际价值。
### 实验工具
1. 个人电脑
2. 航向控制系统实验装置
### 主要任务
- 推导船舶平面运动数学方程的方法和过程说明。
- 利用给定的设计参数计算出各个变量的具体数值。
- 构建传递函数、状态空间及Nomoto模型的详细步骤介绍。
通过上述两个阶段的学习与实践，参与者将能够全面掌握船舶运动控制的相关知识和技术，并具备独立开展相关研究的能力。
5星
