船舶在航行过程中需要减摇系统来抵抗风浪,从而使其能够稳定作业,并提高船员的舒适度。与减摇鳍、减摇水舱等相比,减摇陀螺作为一种新兴减摇技术,安装使用方便、体积小、能耗低、在零至任意航速区间均可产生良好的减摇效果,在各种小型船舶市场上体现出极强的竞争力。现有对减摇陀螺的研究局限于改进陀螺结构或是验证不同控制方法的有效性,没有从船舱允许安装空间、船舶电力系统、阻尼器等实际应用方面来给陀螺加以约束,忽略了陀螺自身参数之间存在相互制约的问题;此外,现有对控制律的研究简单地将海浪干扰视为正弦波,仿真结果过于理想化。因此,本文从陀螺的动力学模型入手,分析陀螺各参数对减摇效果的影响,从而对陀螺进行参数优化研究,并考虑到海况变化,基于强化遗传算法对陀螺展开自适应控制流程设计,使减摇陀螺能够根据海况的不同,寻求减摇陀螺在海况变化时的最佳运动参数。主要研究内容如下:首先,根据长峰波海浪模型,建立随机海浪数学模型,然后分析船舶在海浪中的受力情况,进而以力矩平衡原理为基础,对海浪扰动下的船舶横摇运动进行数学建模,为后续建立船舶减摇陀螺动力学模型打下基础。然后,根据动量矩定理建立单框架控制力矩陀螺动力学模型,采用坐标变换对华阳公司提出的转盘式减摇陀螺进行重新建模,并介绍双陀螺工作组的安装形式,与随机海浪和船舶的数学模型进行联合,从而建立了船舶减摇陀螺联合动力学模型。接着,以一艘排水量为594t的某型公务船及其配套转盘式减摇陀螺为研究对象,分析减摇陀螺各部件参数对减摇效果的影响,分别以减摇率最高和转子质量最小为目标建立其目标函数,分别采用模式搜索和细菌觅食两种算法对其进行参数优化,使优化后的减摇陀螺能耗更低、材料消耗更少、减摇效果更高。最后,考虑变化的海况,分析不同的船舶载重、海浪高度以及平均波浪周期对减摇效果的影响,基于强化遗传算法对转盘式减摇陀螺进行自适应控制,并通过Matlab进行仿真分析,验证了该自适应控制的有效性。