Schiffe mit breitem Rumpf, wie z.B. moderne Containerschiffe, besitzen ein sogenanntes Gierinstabilitätsverhalten. Ziel der Arbeit ist die Bestimmung eines geeigneten mathematischen Modells durch System-Identifikation zur Beschreibung des Bewegungsverhaltens dieser Schiffe. Dazu werden drei bekannte Schiffsbewegungsmodelle mit verschiedenen Strukturen und Komplexität, das Inoue-, das Norrbin- und das Nomoto-Modell, zur Beschreibung des Bewegungsverhaltens solcher Schiffe untersucht. Mit dem Maximum-Likelihood-Identifizierungsverfahren werden die Parameter des jeweiligen Modells für ein Containerschiff off-line geschätzt. Anhand der Meßdaten eines Standardmanövers können die Parameter des nichtlinearen Norrbin-Modells und des linearen Nomoto-Modells identifiziert werden. Die Parameter des nichtlinearen und komplexen Inoue-Modells können nur anhand der Meßdaten mehrerer Standardmanöver durch eine stufenweise Identifizierungsprozedur geschätzt werden. Die Ergebnisse der Off-line-Identifizierung zeigen, daß das geschätzte Inoue-Modell nur die Manöver mit großem Ruderwinkel gut rekonstruiert und das geschätzte Norrbin-Modell nur für Manöver mit kleinem Ruderausschlag ein gutes Resultat liefert. Das geschätzte Nomoto-Modell wird für die Beschreibung der Geradeausfahrt mit kleinem veränderlichen Ruderwinkel eingesetzt. Zur Bestimmung des geeigneten Modells für eine Manöverkondition in Echtzeit werden die drei geschätzten Modelle als parallele Kalman-Filter in einem Mehrmodell-Auswahlfilter verwendet. Der Sequential-Probability-Ratio-Test wurde zur Überprüfung der Innovation des jeweiligen Kalman-Filters eingesetzt, um ein Modell auszuwählen, das für die jeweilige Situation am besten geeignet ist. Die Simulationsuntersuchung zeigt, daß das Mehrmodell-Auswahlfilter auch für die Manöver mit großen Störeinflüssen eine ausreichende Zustandsschätzung liefern kann. Für Manöver in ruhiger Wetterlage ergibt das Mehrmodell-Auswahlfilter dagegen nur eine kleine Verbesserung im Vergleich mit der Zustandsschätzung eines Kalman-Filters mit dem Inoue- oder Norrbin-Modell.
Beitrag zur Echtzeit-Modell-Identifizierung von gierinstabilen Schiffen
1996
137 Seiten, Bilder, Tabellen, 70 Quellen
Theses
German
Messung und Berechnung von Kräften an Schiffen im Modell
HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 1956
|Beitrag zur Erhoehung der Verfuegbarkeit von Schiffen
Tema Archive | 1984
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