本文關(guān)鍵詞：船舶波浪中操縱橫搖預報及航向跟蹤控制研究

  更多相關(guān)文章： 波浪中操縱 MMG模型 自航模試驗 航向跟蹤 自適應模糊補償控制 Lyapunov穩(wěn)定性設(shè)計

【摘要】：為了海上航行的安全性和經(jīng)濟性需要,船舶在波浪中的操縱與控制一直是船舶理論界與航�？刂平绲难芯繜狳c。本文基于此研究背景分別從水動力模型和運動響應模型兩個方面來研究船舶操縱性。水動力模型方面,利用MMG模型建立縱蕩、橫蕩、艏搖和橫搖四自由度耦合數(shù)學模型,根據(jù)統(tǒng)一理論思想在操縱運動模型中加入耐波性橫搖運動并進行波浪力的建模。利用數(shù)學模型對船舶在波浪中操縱性與橫搖進行了數(shù)值模擬,同時開展了對象船模的自航模試驗進行模型驗證。結(jié)果顯示運動模型預報的操縱和橫搖結(jié)果具有可信性。驗證模型預報有效性后分析了船舶在不同工況下的操縱性能、橫搖特性及舵效,給出了波浪中操舵建議。運動響應模型方面,利用操縱方程推導得出非線性操舵轉(zhuǎn)艏響應模型�？紤]了航向控制中的三個難點:運動非線性;模型不確定性;機構(gòu)執(zhí)行問題。針對性地進行隨機參數(shù)攝動、干擾建模,自適應模糊控制器設(shè)計,舵機伺服系統(tǒng)及物理約束濾波器的設(shè)計。采用Simulink工具箱仿真了對象船模在不同期望航向、參數(shù)攝動和外界干擾下的控制效果,結(jié)果驗證了控制器具有較好的穩(wěn)定性、自適應性和抗干擾性,并將控制器用于不同船舶的航向控制,結(jié)果顯示其具有較好的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：波浪中操縱 MMG模型 自航模試驗 航向跟蹤 自適應模糊補償控制 Lyapunov穩(wěn)定性設(shè)計
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.33
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 研究綜述13-17
• 1.2.1 船舶操縱性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 航向跟蹤控制研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文主要工作及創(chuàng)新點17-19
• 1.3.1 主要工作17-18
• 1.3.2 主要創(chuàng)新點18-19
• 1.4 本文章節(jié)概述19-21
• 第2章 船舶操縱性數(shù)學模型及航向控制器設(shè)計21-49
• 2.1 概述21-22
• 2.2 運動坐標系統(tǒng)22-23
• 2.3 操縱性運動數(shù)學模型23-34
• 2.3.1 船體力25-27
• 2.3.2 螺旋槳力27-28
• 2.3.3 舵力28-30
• 2.3.4 波浪力30-34
• 2.4 程序環(huán)境及數(shù)值求解34-36
• 2.5 航向控制數(shù)學模型36-47
• 2.5.1 轉(zhuǎn)艏非線性響應模型及舵機伺服系統(tǒng)模型36-39
• 2.5.2 外界干擾模型39-41
• 2.5.3 自適應模糊控制機理41-44
• 2.5.4 模糊控制器設(shè)計44-47
• 2.6 simulink數(shù)值仿真47-48
• 2.7 本章小結(jié)48-49
• 第3章 自航模試驗49-73
• 3.1 概述49-50
• 3.2 試驗系統(tǒng)及原理簡介50-54
• 3.2.1 試驗系統(tǒng)50-51
• 3.2.2 原理簡介51-54
• 3.3 試驗研究54-64
• 3.3.1 船模及慣量55-57
• 3.3.2 測速及螺旋槳敞水試驗57-58
• 3.3.3 傾斜試驗及自由橫搖試驗58-59
• 3.3.4 規(guī)則波橫搖試驗59-61
• 3.3.5 靜水與波浪中操縱性試驗61-64
• 3.4 操縱性規(guī)范驗證及分析64-71
• 3.5 本章小結(jié)71-73
• 第4章 波浪中操縱性與橫搖數(shù)值模擬73-106
• 4.1 概述73
• 4.2 數(shù)值模型驗證73-85
• 4.2.1 操縱性模型驗證73-76
• 4.2.2 波浪力模型驗證76-80
• 4.2.3 橫搖模型驗證80-85
• 4.3 波浪中操縱性仿真85-99
• 4.3.1 規(guī)則波回轉(zhuǎn)運動仿真86-94
• 4.3.2 規(guī)則波Z形運動仿真94-96
• 4.3.3 時變GZ特性對橫搖的影響96-99
• 4.4 操縱性舵效分析99-105
• 4.4.1 舵速對舵效的影響99-101
• 4.4.2 浪向?qū)Χ嫘У挠绊?/span>101-103
• 4.4.3 舵速對回轉(zhuǎn)橫搖的影響103-105
• 4.5 本章小結(jié)105-106
• 第5章 航向跟蹤控制數(shù)值模擬106-122
• 5.1 概述106
• 5.2 濾波器設(shè)計106-107
• 5.3 自適應律設(shè)計107-108
• 5.4 航向控制穩(wěn)定性分析108-111
• 5.4.1 Lyapunov穩(wěn)定性理論108-110
• 5.4.2 控制器穩(wěn)定性分析110-111
• 5.5 直航及諧波航向跟蹤控制111-120
• 5.5.1 控制結(jié)果分析111-115
• 5.5.2 魯棒性分析115-120
• 5.6 本章小結(jié)120-122
• 第6章 研究總結(jié)與展望122-126
• 6.1 本文總結(jié)122-124
• 6.2 研究展望124-126
• 參考文獻126-132
• 致謝132-134
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文134

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 聶海強;王錫淮;肖健梅;;自適應模糊控制在船舶航向控制中的應用[A];2011年中國智能自動化學術(shù)會議論文集（第一分冊）[C];2011年

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本文編號：637847