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船舶运行在海洋上,对于人们来说,其安全性和高效性是最重要的。为了节省时间和运输成本,人们一直都在进行对船舶操纵运动的研究和探索。从理论的层面上对船舶运动展开研究自然离不开船舶运动数学模型的支持,但是,船舶的运动数学模型又是特别复杂的。所以,研发和设计船舶的工作人员就不得不花费大量的时间去研究船舶的运动数学模型。有鉴于此,我们希望借助于计算机仿真技术能够实现一个关于船舶运动仿真的系统,并利用该系统帮助研究人员更深入地了解和掌握船舶的操纵特性和运动特性,以这种方式来帮助研究人员节省船舶或船舶控制系统的研发时间,缩短开发周期。本文首先研究分析了分布式船舶运动仿真系统的功能和结构,然后从运动学和动力学角度出发,建立了船舶运动数学模型和风浪流干扰数学模型,并设计了控制器,然后在此基础上研发出分布式船舶运动仿真系统,并且使用设计出的仿真系统进行船舶操纵运动和控制性能方面的研究。论文的主要研究工作如下:(1)从系统实际的开发角度入手,研究分布式船舶运动仿真系统的系统功能、系统结构以及系统运行流程。(2)从运动学和动力学的角度出发,建立起船舶的操纵运动六自由度数学模型以及风浪流干扰数学模型,利用Matlab/Simulink语言编写程序,并转换成C++代码。通过仿真实验对所建立的模型进行了验证。(3)在建立好船舶操纵运动数学模型和风、浪、流干扰数学模型的基础上,设计了船舶运动航向控制器,应用C++语言开发了分布式船舶运动仿真系统程序。仿真系统给出了Windows风格的菜单、工具栏及窗口,实现了计算过程的可视化和动态演示。(4)利用所建立的分布式船舶运动仿真系统,针对某一种型号的船舶进行了旋回实验和Z字航行仿真实验。最后,在风、浪、流干扰的共同作用下,进行了船舶航向控制的仿真实验,仿真结果表明分布式船舶运动仿真系统能够很好地实现船舶运动状态模拟及航向跟踪等,为船舶运动特性分析及控制算法设计提供了良好的仿真平台。