擺線推進(jìn)器系統(tǒng)研究及其應(yīng)用.pdf

1、隨著我國船舶工業(yè)的發(fā)展，對船舶性能的要求越來越高，這對推進(jìn)器的性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)器存在非常大的局限性，其在低速情況下，操縱及控制性能不足，而擺線推進(jìn)器可以在不改變回轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)速的條件下水平360°范圍內(nèi)快速改變推力的大小和方向，擺線推進(jìn)器具有優(yōu)異操控性能，然而在國內(nèi)，擺線推進(jìn)器的研究資料非常的有限。隨著人們對于無人智能控制領(lǐng)域的關(guān)注度的提高，能夠在水域上服役的無人船也受到了極大的關(guān)注。本文系統(tǒng)性的論述了擺線推進(jìn)器及其無人

2、船的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、運(yùn)動模型和軌跡跟蹤控制算法。
　　首先，論述了擺線推進(jìn)器的研究意義和在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用情況，以及在無人船領(lǐng)域的應(yīng)用前景。建立了擺線推進(jìn)器的理論葉片擺動規(guī)律的數(shù)學(xué)模型和論述了擺線推進(jìn)器水動力計(jì)算方法，并分析了擺線推進(jìn)器的水動力影響主要因素。
　　其次，對擺線推進(jìn)器的核心部件—平面六連桿機(jī)構(gòu)和葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析了平面六連桿機(jī)構(gòu)擺角規(guī)律的計(jì)算方法，采用patternsearch工具箱，根據(jù)方差最小原則，

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)擺線推進(jìn)器六連桿機(jī)構(gòu)，通過比較計(jì)算優(yōu)化前和優(yōu)化后的主推力和側(cè)推力，驗(yàn)證了六連桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法的有效性。并概述及分析了擺線推進(jìn)器葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
　　再次，開發(fā)了擺線推進(jìn)器的控制系統(tǒng)。根據(jù)控制需求選型了擺線推進(jìn)器控制系統(tǒng)的硬件，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)了擺線推進(jìn)器的船載控制系統(tǒng)和岸基控制系統(tǒng)。船載控制系統(tǒng)是基于嵌入式Linux的Qt程序，船載系統(tǒng)采用C＃開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)擺線推進(jìn)器驅(qū)動的無人船的遙控、GPS定位、實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)等基本功

4、能。
　　最后，研究了擺線推進(jìn)器在無人船領(lǐng)域的應(yīng)用。分析了擺線推進(jìn)器驅(qū)動的無人船的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與普通船舶相比的不同之處在于包含了固定舵和一對擺線推進(jìn)器。接著建立了擺線推進(jìn)器驅(qū)動的無人船運(yùn)動模型和軌跡跟蹤控制算法，該算法分別采用了PID控制算法模糊控制算法以及相關(guān)控制策略。利用Matlab數(shù)值仿真了這兩種控制算法下船舶運(yùn)動動態(tài)過程，并根據(jù)Matlab的仿真結(jié)果，分析比較了這兩種控制算法各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
　　本文系統(tǒng)性的論述了