舵鰭聯(lián)合減搖系統(tǒng)建模與滑?？刂蒲芯?pdf

1、船舶在海上航行時(shí)，受風(fēng)、浪等海洋環(huán)境擾動(dòng)的影響，會(huì)產(chǎn)生各種搖蕩運(yùn)動(dòng)，劇烈的橫搖運(yùn)動(dòng)將嚴(yán)重影響船舶的安全性、適航性。舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)就是在綜合考慮減搖鰭和舵減搖的基礎(chǔ)上形成的一種減搖裝置，它在保證航向控制精度的同時(shí)，能達(dá)到較好的減搖效果，從而提高船舶的航向穩(wěn)定性、操縱性、安全性以及乘員的舒適性。
　　本文重點(diǎn)研究建立船舶運(yùn)動(dòng)非線性數(shù)學(xué)模型，以及基于輸入輸出反饋線性化的舵鰭聯(lián)合滑?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　首先，分別考慮作用在船

2、體、螺旋槳、舵、鰭上的流體動(dòng)力以及力矩，構(gòu)建了一個(gè)風(fēng)浪干擾作用下的縱蕩、橫蕩、橫搖和艏搖4自由度的船舶運(yùn)動(dòng)非線性數(shù)學(xué)模型，并且給出了該模型中所涉及到的參數(shù)的估算公式。本文在數(shù)學(xué)建模過(guò)程中參考了孫景浩提出的流體跟隨船舶運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生附加質(zhì)量和附加慣性矩的相關(guān)理論，使得所建模型更加全面。
　　然后，針對(duì)某集裝箱船提供的船舶參數(shù)，利用本文構(gòu)建的船舶運(yùn)動(dòng)非線性數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了旋回試驗(yàn)以及Z形操縱試驗(yàn)的仿真，將仿真結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)提供的計(jì)算數(shù)據(jù)和船

3、舶操縱性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了該模型的正確性、可行性，可用于船舶舵鰭聯(lián)合控制仿真研究。
　　最后，本文基于滑模變結(jié)構(gòu)控制對(duì)外部擾動(dòng)與模型誤差不靈敏的特性，結(jié)合非線性微分幾何理論，設(shè)計(jì)了基于輸入輸出反饋線性化的滑?？刂破鳎?yīng)用于船舶舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)。為了方便設(shè)計(jì)滑?？刂破?，論文將船舶運(yùn)動(dòng)非線性數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化為仿射非線性數(shù)學(xué)模型。論文針對(duì)不同海況，進(jìn)行了船舶減搖與航向聯(lián)合控制仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果表明該控制器具有良好的魯棒性，在保證