海上补给作为海军战斗力和生存力的保障,各国海军对其极为重视,纷纷把海上补给放到建设强大海军的重要地位。而补给过程中的航行安全性及航向控制性则是海上补给能否顺利进行的关键,因此该领域正成为研究的热点。本文利用分离型建模思想建立了船舶操纵性运动模型。建模时,分别考虑了作用在船体,桨,舵上的力和力矩。利用模型实验得出的部分水动力值,代入四自由度的MMG方程中,用龙格库塔法对操纵运动的数学模型求解,分析了接收船的定常回转、Z型操舵、横倾角变化及横倾过程中的速降四种典型操纵运动,从而实现船舶的运动仿真。仿真结果表明,所建立的操纵仿真模型可以作为后续分析的基础模型。在实现船舶操纵运动仿真的基础上,考虑补给时接收舰与补给舰之间的相互水动力干扰,并分别考虑了在不同补给间距、不同航速下的水动力干扰;此外,利用弹性力学原理计算海上横向补给过程中高架索道接收端的张力。在综合考虑了两舰相互水动力干扰、补给索张力及接收舰自身所受的水动力之后,通过建立数学模型,分析海上横向补给时接收船的安全性问题和最小安全补给间距,为舰船海上横向补给间距、航速的优选提供一定的技术指导。在上述分析的基础上,本文采用经典的PID自动舵控制理论,计算出K p、K d、K i系数,并对其进行微调,分别得出18节航速时接收舰两种补给状态、四个补给间距下的舵角和航向角相互关系曲线。结果表明,在静水条件下,利用经典的PID自动舵控制方法控制补给过程中的接收舰是可行的。