舰船在海上航行时,受海浪的扰动将产生六个自由度的摇荡运动：纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇、艏摇。由于实际海浪情况复杂多变,引起的船舶运动也是非常复杂的,各个自由度运动相互耦合构成一个复杂线性运动系统。由于船舶左右对称,六个自由度的摇荡运动方程可以分解为两组耦合方程,即(1)纵向运动——升沉(垂荡),纵摇和纵荡(进退);(2)横向运动——横荡,横摇和艏摇。本文主要研究的是上面两组耦合方程中的第一组,纵向运动。船舶纵向运动姿态对于舰船的稳定性与舰载机着舰有着重要的影响,因此深入对舰船的纵向运动进行研究有极高的应用价值。因此,将复杂的多变量舰船纵向运动系统解耦为互不相关联的子系统再进行研究,对于研究舰船的纵向运动的规律与预测舰船的纵向运动有理论研究价值和广泛的实践意义。由于船舶各种纵向运动互相耦合形成一个非常复杂的线性运动系统,而对其精确解耦需要求解一个含有8n2个未知数的非线性方程组,而这样的工作是非常复杂的。本文的主要工作是将船舶纵向运动的解耦转化为一个非线性优化问题。建立了船舶纵向运动数值解耦的目标函数及约束条件,其中约束条件保证在寻优的过程中保持Lancaster结构,这是解耦的前提和基础,目标函数的寻优是对船舶纵向运动系统解耦的过程。本文所建立的目标函数和约束条件很好的解决了在保证解耦有效的前提下尽量达到更好的解耦效果,并且通过数值试验验证了此方法对船舶纵向运动的数值解耦是有效的。本文所提出的数值解耦的方法很大程度上提高了船舶纵向运动系统解耦的可操作性和实用性。