全垫升气垫船作为一种新型的海洋交通运输工具,其采用先进的控制、制造技术以及高科技的装备技术,凭借自身的高速度、高效率、高耐波性而受到广泛关注。在军用方面,由于气垫船特殊的船体结构决定了其特有的快速性和两栖性,这种特性可以大大提高登陆作战的效率,这将对两栖作战产生巨大的影响;除此之外,利用气垫船对水下物理场影响小的特点,气垫船还可以用来做探雷艇,扫雷艇。在民用运输方面,气垫船可以作为河口以及沿海客船等。气垫船不同于常规排水船舶,航行时其所受水阻力很小,受风浪干扰很大。高速航行时容易导致船低头从而造成埋首现象;低速航行时,容易导致船转艏同时还伴随严重的侧滑。正是由于气垫船的这些特性决定了它的安全性较差,不易操控。而目前国内的气垫船还主要依靠人工操控,驾驶员压力大,很容易操作失误造成重大损失。因此降低操船难度,减轻气垫船驾驶人员的操船负担,从根本上提高气垫船航行的可靠性、稳定性和安全性,全垫升气垫船自动驾控系统及其航向控制研究具有非常重要的意义。本文主要以全垫升气垫船为研究对象,以气垫船综合驾控系统中加固计算机为硬件平台,以实时操作系统VxWorks为软件平台,对气垫船航向控制方法进行了半实物仿真研究。具体工作内容如下:首先针对气垫船综合驾控系统中加固计算机的主要功能,完成加固计算机BSP的配置及其底层多个扩展模块基于VxWorks操作系统的驱动开发,为后续气垫船半实物仿真搭建平台。然后对气垫船的运动受力进行分析研究,根据模块化建模思想对气垫船的各个模块建模,然后将各模块受力进行合并,按照力与力矩的合成原则,完成气垫船运动数学模型的建立。考虑到工程上常用的PID控制算法的缺陷,利用BP神经网络算法与PID控制算法相结合,采用神经网络优化传统PID控制方法提高系统控制精度,从而为气垫船的航向控制提供理论支撑。最后根据仿真过程介绍了半实物仿真的流程,以及仿真环境的建立,并进行了气垫船的直航以及操舵回转的仿真,最后完成PID控制算法和BP神经网络PID控制算法的航向控制仿真并将仿真结果进行分析比较得出相关结论。