
handle: 11250/2824611
For tiden er foiler på seilbåter som løfter dem ut av vannet veldig i vinden, og det har vært en økende trend de siste årene. Ved å fly over vannet, øker farten til båten. Dette er på grunn av den synkende hydrodynamiske motstanden som oppstår når båten løftes ut av vannet. I offshore konkurranser kan en foilende seilbåt, i tillegg til å øke hastigheten, også ha bedre ytelse i bølger. For å få det til er det viktig med god stabilitet for båten slik at en unngår plutselige krasjlandinger i vannet. Ultim klassen samler 32 meter lange trimaraner som er designet for offshore singel eller dobbelhanded konkuranser i røffe forhold. I dag er foilene kontrollert manuelt ved å bruke hydrauliske pumper styrt av manuelle wincher. Ved å kontrollere foilene automatisk kan trimaranen oppnå bedre stabilitet i bølger, noe som fører til mer tid i foilende tilstand, høyere gjennomsnittshastighet og det kan føre til bedre sikkerhet for mannskapet. Denne masteroppgaven fokuserer på å modellere en generisk Ultim trimaran og utvikle et kontrollsystem for å oppnå den ønskede posisjonen til trimaranen. Dette innebærer å studere kreftene på båten og foilene, samt hvilke effekter det har å endre på vinkelen til foilene med tanke på ytelsen. For å utvikle kontrollsystemet til trimaranen, ble det først etablert en matematisk modell av båten. Modellen inkluderer krefter som virker på båten og på foilene. For å validere denne modellen ble det funnet et statisk likevektspunkt. Lastene fra dette punktet ble så analysert. Lastene kan fordeles mellom vekten til trimaranen, de aerodynamiske lastene på skroget og de hydrodynamiske lastene (løft og drag) på foilene. Ved å se på sensitiviteten til lastene når angrepsvinkelen på foilene endret seg, fikk en et inntrykk at hvordan de koblede bevegelsene oppfører seg og dette gav verdifulle innspill til videre utvikling av kontrollsystemet. Når kontrollsystemet ble utviklet, ble det brukt tre forskjellige kontroller kandidater for å sammenligne hvordan forskjellige tilnærminger til allokeringsproblemet påvirker ytelsen til systemet. Kontroller 1 er en enkel Proporsjonal-Integrasjon-Derivasjon (PID) kontroller hvor lastene fra frihetsgradene korresponderer til en aktuator som virker i samme frihetsgrad. Kontroller 2 er også en PID kontroller, men allokeringen til aktuatorene gjøres ved hjelp av konfigurasjonsmatrisen fra sensitivitets analysen for foilene. Den siste kontrolleren, Kontroller 3, er en kombinasjon av disse to løsningene, hvor en PID kontroller brukes sammen med en allokering som henter verdier fra konfigurasjonsmatrisen korresponderende til spesifiserte frihetsgrader og bruker dem på de samme aktuatorene som for Kontroller 1. Ved å gjennomføre to forskjellige test tilfeller ble kontrollsystemet verifisert. Deretter ble flere test scenarier gjennomført for å se på ytelsen til kontroller kandidatene. Kontrollsystemet var eksponert for forstyrrelser som varierende vind, endringer i referanse og bølger for å kunne evaluere ytelsen. Resultatene viste at det kan være nødvendig med en mer avansert kontroller når forholdene blir mer ustabile, altså når den er utsatt før bølger og varierende vind. Kontroller 1 gjorde det generelt veldig bra da den var rask og hadde lite avvik fra referansen med unntak av i rull, men den hadde større, uønskede variasjoner i rull vinkel for ustabile forhold. Kontroller 2 gjorde det bra i ustabile forhold, og traff referansen i alle forhold, men gjorde det med større utslag på aktuatorene. Kontroller 3 gjorde det generelt likt som kontroller 1, men hadde større avvik i referanse, spesielt ved større endringer og ustabil vind og bølger. Ettersom alle tre kontrollerne var tilstrekkelig i scenariene som ble testet, kan det konkluderes med at dette svært koblede og komplekse systemet kan yte godt selv med en enkel kontroller i disse forholdene. Under antagelsene presentert i denne rapporten er trimaranen godt kontrollert, men behovet for en mer avansert kontroller øker når forholdene blir tøffere og rull bevegelsen øker. Det foreslåtte systemet kan være av verdi i videre utvikling av et automatisk kontrollsystem for foilende trimaran seilbåter.
| selected citations These citations are derived from selected sources. This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | 0 | |
| popularity This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network. | Average | |
| influence This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | Average | |
| impulse This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network. | Average |
