氣墊船進(jìn)塢過程控制方法研究.pdf

1、氣墊船是一種及快速性以及兩棲性兩大特性的高性能船舶。為了增強(qiáng)氣墊船的機(jī)動性，更好的完成登陸、探雷等軍事任務(wù)，大部分氣墊船具有體積小，航程短等特點(diǎn)，因此以無法完成遠(yuǎn)距離的航行任務(wù)。一般情況下，氣墊船的運(yùn)輸任務(wù)主要是由船塢登陸艦來完成的。因此，氣墊船進(jìn)塢過程控制是氣墊船控制中很重要的一部分。然而，氣墊船進(jìn)塢大部分是靠操作人員手動完成的。由于人為操作的誤差較大，容易在進(jìn)塢過程中與船塢登陸艦發(fā)生碰撞導(dǎo)致氣墊船受損。因此本文針對這種情況設(shè)計了氣墊

2、船進(jìn)塢過程控制器，以達(dá)到氣墊船自動準(zhǔn)確進(jìn)塢的目的。本文針對氣墊船的航行特點(diǎn)以及操縱性，在理論研究以及仿真的層面下，設(shè)計了氣墊船進(jìn)塢過程控制方法。該方法主要包括三個部分，分別為：基于灰色預(yù)測以及最小二乘法擬合直線等原理設(shè)計了氣墊船航跡引導(dǎo)策略；基于粒子群優(yōu)化算法以及航跡引導(dǎo)策略設(shè)計出的氣墊船航線對氣墊船的進(jìn)塢過程進(jìn)行了深入研究并設(shè)計了氣墊船進(jìn)塢過程航跡跟蹤模塊；以及氣墊船航速控制模塊。并且對該系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行了仿真驗證。本文將氣墊船作為

3、主要的研究對象，并且對氣墊船進(jìn)塢的整個過程進(jìn)行了分析以及理論研究。
　　本研究首先按照模塊化建模的思想將氣墊船分成不同的部分并對各部分分別進(jìn)行建模，然后利用疊加原理將各部分的模型進(jìn)行整合，最終建立了氣墊船四自由度的運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。其次，介紹了氣墊船進(jìn)塢過程航跡引導(dǎo)策略的理論基礎(chǔ)以及設(shè)計方法。該策略主要包括兩個部分，分別為基于灰色預(yù)測設(shè)計了航跡引導(dǎo)策略中的塢載艦航跡預(yù)測模塊以及基于最小二乘法擬合直線設(shè)計了航跡引導(dǎo)策略中的氣墊船航線設(shè)定

4、模塊。最后，對該航跡引導(dǎo)策略進(jìn)行了仿真實(shí)驗，用實(shí)驗數(shù)據(jù)驗證該策略的可行性。再次，為了設(shè)計出進(jìn)塢過程控制系統(tǒng)，介紹了氣墊船進(jìn)塢過程控制的各種理論基礎(chǔ)。主要包括，改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法、氣墊船航跡跟蹤理論(包括航跡控制和航向控制)以及氣墊船航速控制的理論。這些理論知識的介紹為氣墊船進(jìn)塢過程控制器的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。最后，根據(jù)各種控制理論以及控制方法設(shè)計了氣墊船進(jìn)塢過程控制器，主要包括航跡跟蹤模塊以及航速控制模塊。本文不但對整個方法的工作流程