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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法及实现装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117022578B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311144373.1，技术领域涉及：B63B43/04；该发明授权高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法及实现装置是由陈泰然;关义童;黄彪;王国玉设计研发完成，并于2023-09-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法及实现装置在说明书摘要公布了：本发明公开的高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法及实现装置，属于高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制领域。本发明包括增稳装置、动力驱动装置、实时监测模块和水动力优化控制模块。增稳模块包含主动增稳的矢量喷水推进器和被动增稳的附体，矢量喷水推进器安装在船艉，可多角度旋转主动调整推力矢量，形成控制面。附体安装在船体两侧，每侧附体通过两根相互平行的电动连接杆与船体相连；电动连接杆底部通过多角度旋转底座与船体连接，曲柄由水动力优化控制模块电驱动，在不同方向上运动带动连杆和附体做横向运动和纵向运动。本发明通过安装在船体上的传感器和陀螺仪实时获得船体姿态、附体位置、海况信息，将监测数据带入水动力优化控制系统中求附体位置最优解，根据附体位置最优解实现高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制。

本发明授权高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法及实现装置在权利要求书中公布了：1.高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法，其特征在于：基于高速船舶抗浪增稳装置实现，水动力优化控制器结合船体上安装的各类传感器实时感知环境、船体姿态、航速求解不同航速下，驱动增稳附体运动以调节船体的姿态，达到高速船舶抗浪增稳的目的； 高速船舶抗浪增稳水动力自适应控制方法，包括如下步骤： 步骤一、水动力优化控制器根据船舶六自由度运动方程调节两侧附体的位置，船舶的六自由度运动方程在惯性坐标系表示为： 力和力矩表示作用在船体上的各种外力的合力和力矩，式中的下标H、P、S、W分别代表船体、推进器、附体以及海浪外界环境条件下的力和力矩，I表示转动惯量，p、q、r分别表示船体相对于x、y、z轴的旋转角速度，u、v、w分别表示船体相对于x、y、z轴的线速度； 步骤二、为避免附体频繁移动，采用状态观测的方法实现海浪的滤波，在反馈信号中滤除海浪扰动的高频运动；基于无源理论构建非线性状态观测器，滤波器的形式为： 其中为陷波滤波器阻尼，取0.01-0.1之间，，为截止频率，通过海浪雷达测得，n为低频的扰动，s为有用信号；将海浪扰动的滤波器与优化控制模块进行综合，提高控制精度； 步骤三、在水动力优化控制器中消除外界环境干扰后，针对一定航速V的船体，对附体的纵向距离CL、横向距离ST进行自适应调整，这里定义船体航速，优化目标为满足单位排水体积下阻力最小和耐波性指数SKI最小的双目标优化方式，目标函数表示为： 其中LB为船长船宽，BT为船宽吃水； 步骤四、在优化过程中为保证船体的安全航行，需要对优化条件进行约束；约束条件为船体的姿态角，设置纵倾角的阈值和横倾角阈值，若或，停止寻找最优解，监测量被传输至优化控制模块，根据船体所需的复原横摇力矩和复原纵摇力矩的计算公式调整附体位置，即,，其中Zs为附体所受浮力； 步骤五、当船体姿态角超过阈值时，矢量喷口协同附体调整船体姿态；纵倾角调节：当船体纵倾角超过阈值后，矢量喷口适当地进行上下调整，改变水流喷出的方向以提供推力，矢量喷口向上旋转能够实现船体“抬头”改善艏倾，矢量喷口向下旋转能够实现船体“扎头”改善艉倾；横倾角调节：当船体横倾角超过阈值后，左右两侧的矢量喷口方向相反，分别提供上和下的推力；如果船体向右舷倾斜，右侧的矢量喷口向下提供升力，左侧的矢量喷口向上喷水，形成横摇复原力矩； 步骤六、在满足优化约束条件的前提下，根据优化目标函数采用多目标遗传算法多次迭代获得不同航速下附体位置的最优解；根据解的优越关系建立Pareto多目标遗传算法最优解，决策变量为CL、ST，若满足： 其中，为目标函数对应的适应度的大小；s、k为目标函数的序号，X1、X2为一定航速V时附体不同位置处的CL、ST；此时X1支配X2，若不满足则最优解是一个集合；对最优解集合进行归一化处理，与预设理想点距离的远近作为评价指标，选取离理想点最近的解作为最优解；求解步骤如下： 为最优解集合中第s个目标的最大值与最小值之差； 第s个目标的最小值表示为：，归一化后表示为：，代表最优解集合中各点离理想点距离的大小；当取到最小值时，对应的是附体放置的最优位置，在最优位置处满足阻力最小、耐波性能最好的条件，此时船体在高速状态下也能保证稳定安全航行。

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