基于不同遭遇角的船體運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、船舶在行進(jìn)過(guò)程中受到海浪和海風(fēng)的干擾會(huì)產(chǎn)生搖蕩。由于橫搖阻尼相對(duì)較小，橫搖運(yùn)動(dòng)尤為劇烈。為提高海上航行的安全性，對(duì)船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的控制顯得尤為重要。因此，研究舵鰭聯(lián)合控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)減搖鰭和舵的綜合控制，充分發(fā)掘兩者的減搖能力，是目前船舶減搖運(yùn)動(dòng)的熱點(diǎn)。
　　本文查閱了大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)目前舵鰭聯(lián)合控制理論的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了全面闡述。發(fā)現(xiàn)采用單一控制器在某一特定海況可以獲得很好的控制效果，但是難以滿足復(fù)雜運(yùn)動(dòng)環(huán)境下的控制要求。因此

2、提出了多海況(不同航向、不同航速、不同海況)條件下緩解船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的切換控制算法。
　　在分析船舶動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，建立了船舶運(yùn)動(dòng)的非線性運(yùn)動(dòng)模型并進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。從舵和減搖鰭的工作機(jī)理出發(fā)，建立了上述機(jī)構(gòu)控制力及控制力矩的數(shù)學(xué)模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了船舶運(yùn)動(dòng)仿真模型并對(duì)其進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。通過(guò)與現(xiàn)有資料的比對(duì)，驗(yàn)證了所建立模型的準(zhǔn)確性，同時(shí)依據(jù)仿真結(jié)果深入分析了模型的控制性能。根據(jù)不同海況下船舶橫搖運(yùn)動(dòng)頻響

3、曲線的變化特點(diǎn)，確定了影響船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素，為設(shè)計(jì)切換控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。
　　為改善復(fù)雜海況下船舶的控制性能，尋找最有效的克服橫搖、提高適航性能的途徑，基于切換控制原理設(shè)計(jì)了舵鰭聯(lián)合減搖控制器?？刂破靼ㄉ蠈記Q策器和下層子控制器集。決策器通過(guò)對(duì)船舶橫搖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)遭遇角的估計(jì)，生成切換指標(biāo)。據(jù)此在子控制器集中自動(dòng)選擇合適的子控制器進(jìn)行切換，同時(shí)保證切換過(guò)程中系統(tǒng)的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)全海況下的最優(yōu)控制。通過(guò)與單一PID控制下的