船舶舵鰭聯(lián)合減搖控制策略研究.pdf

1、由于船舶在航行過程中會受到惡劣天氣和風(fēng)浪的影響,導(dǎo)致各種各樣的海上事故,輕則導(dǎo)致船體受損,重則會危及人身及貨物的安全,造成嚴(yán)重的后果。這些事故往往是因為船舶本身受到外力影響產(chǎn)生的強烈的橫搖,使得船體左右劇烈搖晃,最終釀成嚴(yán)重的事故。所以說,對船舶橫搖的控制是很有必要的。傳統(tǒng)的減搖方式包括減搖鰭和舵減搖,但無論是哪種減搖方式,它們自身都有其局限性。比如減搖鰭裝置在低速時減搖效果較差,而且減搖鰭的運動還會產(chǎn)生艏搖。而舵減搖雖然能在一定程度上

2、起到減搖的作用,但減搖效果沒有減搖鰭好,而且還要兼顧航向。所以,舵鰭聯(lián)合減搖控制便是在綜合了各自特點的同時發(fā)展起來的一種新型減搖方式。
　　 本文針對船舶運動模型設(shè)計了舵鰭聯(lián)合減搖H∞控制器,而在航向控制方面,在傳統(tǒng)的PID自動舵的基礎(chǔ)上采用卡爾曼濾波器對航行過程中遭遇的風(fēng)浪干擾進(jìn)行抑制,從而在減搖的同時達(dá)到控制航向的目的。
　　 首先介紹了慣性坐標(biāo)系和附體坐標(biāo)系中6自由度船體的運動,對船體平移運動和旋轉(zhuǎn)運動方程的建立進(jìn)

3、行了推導(dǎo)。對船舶舵和鰭在航行過程中的所受的流體力進(jìn)行分析,建立了動力學(xué)方程。
　　 其次,對風(fēng)浪干擾模型的物理本質(zhì)出發(fā),介紹了風(fēng)速變動的譜密度函數(shù),給出了干擾力或干擾力矩的具體計算方法。
　　 然后,給出了兩種常用的風(fēng)浪譜密度公式,以及用波譜密度生成的波面歷時值的方法和推導(dǎo),利用這種方法,有助于進(jìn)行船舶運動的仿真研究。
　　 最后,通過對舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)進(jìn)行控制器的設(shè)計,并進(jìn)行Matlab仿真實驗,針對不同海況對