船舶在航行過(guò)程中,受到風(fēng)浪等海洋環(huán)境因素的干擾,會(huì)發(fā)生橫搖、橫蕩、艏搖、縱蕩等運(yùn)動(dòng)。劇烈的搖蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響船舶航行時(shí)的穩(wěn)定性和安全性;船舶舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)就是在確保航向控制精度的同時(shí)能夠通過(guò)控制減搖鰭來(lái)實(shí)現(xiàn)有效地減搖,進(jìn)而提高船舶在海上航行時(shí)的穩(wěn)定性、安全性和舒適性等。本文重點(diǎn)研究四自由度的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的建立,以及船舶舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)的無(wú)模型控制策略設(shè)計(jì)。首先,根據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量定理與動(dòng)量矩定理,建立了四自由度的船舶運(yùn)動(dòng)非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行了回旋試驗(yàn)和Z形操縱試驗(yàn)仿真,與相關(guān)文獻(xiàn)給出的數(shù)據(jù)及船舶操縱性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析,證明了本文所建船模的正確性和可靠性。然后,根據(jù)Conolly船舶橫搖線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了無(wú)模型自適應(yīng)（MFAC）減搖控制器,并通過(guò)仿真研究,表明MFAC在低頻海浪擾動(dòng)下對(duì)比PID控制器,具備了更強(qiáng)的魯棒性;在舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)中,針對(duì)非自衡的航向系統(tǒng)設(shè)計(jì)了經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)定器內(nèi)回路反饋的改進(jìn)MFAC航向控制器和非線(xiàn)性橫搖運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的MFAC減搖控制器,在保證船舶航向控制精度的同時(shí)能夠有效的減搖,并進(jìn)行了仿真研究。MFAC策略與PID控制策略相比,具備可調(diào)參數(shù)少,參數(shù)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)更... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．２．１?Ｆｒａｍｅ?ｏｆ?ｓｈｉｐ?ｍｏｔｉｏｎ??

舵機(jī)產(chǎn)生的力的作用點(diǎn)與船體重心有存在一定的垂直距離，因此在轉(zhuǎn)舵時(shí)會(huì)??產(chǎn)生船體向內(nèi)傾斜的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。與此同時(shí)，船在進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，不免會(huì)產(chǎn)生讓船舶??背離轉(zhuǎn)舵方向的離心力。當(dāng)船在連續(xù)改變航向的時(shí)候立即打反向舵，此時(shí)舵機(jī)產(chǎn)??生力的方向和離心力是相同的，那么這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的橫傾。通過(guò)舵機(jī)來(lái)減??搖就是根據(jù)上述操作引起的橫傾來(lái)抵抗海浪產(chǎn)生的橫搖力矩［７，３７］。??舵的位置一般都裝在船體尾部，螺旋槳位于舵的前面，這種條件下，螺旋槳??旋轉(zhuǎn)的尾流作用于舵上，可以提高舵的效率。在對(duì)舵上的流體動(dòng)力與力矩進(jìn)行模??型建立時(shí)，考慮船的伴流和槳的運(yùn)行對(duì)舵影響的同時(shí)還將舵對(duì)船舶整體產(chǎn)生的影??響也同時(shí)考慮進(jìn)來(lái)。本文采用的流體動(dòng)力模型如下：??＜?（ｚ．３ｏ）??Ａ＝－（１?＋?？＂）Ｚ／Ａｃ〇ｓ５??＝

舵機(jī)產(chǎn)生的力的作用點(diǎn)與船體重心有存在一定的垂直距離，因此在轉(zhuǎn)舵時(shí)會(huì)??產(chǎn)生船體向內(nèi)傾斜的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。與此同時(shí)，船在進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，不免會(huì)產(chǎn)生讓船舶??背離轉(zhuǎn)舵方向的離心力。當(dāng)船在連續(xù)改變航向的時(shí)候立即打反向舵，此時(shí)舵機(jī)產(chǎn)??生力的方向和離心力是相同的，那么這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的橫傾。通過(guò)舵機(jī)來(lái)減??搖就是根據(jù)上述操作引起的橫傾來(lái)抵抗海浪產(chǎn)生的橫搖力矩［７，３７］。??舵的位置一般都裝在船體尾部，螺旋槳位于舵的前面，這種條件下，螺旋槳??旋轉(zhuǎn)的尾流作用于舵上，可以提高舵的效率。在對(duì)舵上的流體動(dòng)力與力矩進(jìn)行模??型建立時(shí)，考慮船的伴流和槳的運(yùn)行對(duì)舵影響的同時(shí)還將舵對(duì)船舶整體產(chǎn)生的影??響也同時(shí)考慮進(jìn)來(lái)。本文采用的流體動(dòng)力模型如下：??＜?（ｚ．３ｏ）??Ａ＝－（１?＋?？＂）Ｚ／Ａｃ〇ｓ５??＝

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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[2]無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制的若干問(wèn)題研究及其應(yīng)用[D]. 金尚泰.北京交通大學(xué) 2008
[3]無(wú)模型自適應(yīng)控制理論幾類(lèi)問(wèn)題的研究[D]. 王衛(wèi)紅.北京交通大學(xué) 2008
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碩士論文
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[6]舵鰭聯(lián)合控制對(duì)船舶回轉(zhuǎn)特性的影響研究[D]. 王棟宇.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[7]船舶操縱性仿真與舵鰭聯(lián)合控制方法研究[D]. 劉厚文.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[8]舵鰭聯(lián)合魯棒控制系統(tǒng)研究[D]. 于萍.哈爾濱工程大學(xué) 2001



本文編號(hào)：3210800