發(fā)布時間：2017-08-23 23:05

  本文關(guān)鍵詞：耙吸挖泥船軌跡跟蹤疏浚控制方法研究

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【摘要】：耙吸挖泥船在疏浚作業(yè)中必須進(jìn)行軌跡跟蹤控制,才能保證挖泥船沿著指定的軌跡進(jìn)行挖泥,動力定位系統(tǒng)是挖泥船實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)的核心裝備。本文以“江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金—前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目”為依托,以某大型耙吸式挖泥船為研究對象,重點(diǎn)對挖泥船在疏浚作業(yè)過程中的軌跡跟蹤控制方法進(jìn)行了研究。首先分析了船舶運(yùn)動特性和風(fēng)、浪、流等干擾的特點(diǎn),對疏浚作業(yè)的船舶運(yùn)動模型進(jìn)行了合理的假設(shè),結(jié)合控制需求和模型復(fù)雜程度為后續(xù)的船舶模型的簡化打下基礎(chǔ)。而后,研究了挖泥過程中耙臂受到的拖曳力的數(shù)學(xué)模型,通過對耙臂進(jìn)行受力分析,獲得了耙臂拖曳力的模型,為耙吸挖泥船模型的建立和軌跡跟蹤控制的研究打下基礎(chǔ)。其次在現(xiàn)有視線(line-of-sight,LOS)控制策略的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了改進(jìn),結(jié)合自適應(yīng)觀測器,提出了自適應(yīng)積分LOS控制策略。海流作為影響挖泥船軌跡跟蹤的重要因素,通過自適應(yīng)觀測器對其進(jìn)行估計,結(jié)合LOS控制策略對挖泥船艏向進(jìn)行補(bǔ)償,從而保證軌跡跟蹤任務(wù)的完成。本文還給出了艏向控制器控制量同方位量之間的換算關(guān)系和視線控制策略的具體算法。最后考慮到耙吸挖泥船在疏浚過程中模型參數(shù)會隨著工況不同及受到的干擾而發(fā)生變化,為了提高軌跡跟蹤控制的魯棒性和抗干擾能力,采用滑模控制設(shè)計了軌跡跟蹤控制器。仿真實(shí)驗(yàn)表明,本文所設(shè)計的滑模控制器在滿足動力定位設(shè)備限制的前提下,降低了滑�？刂啤岸墩瘛钡淖饔貌⒓骖櫩刂破焚|(zhì)要求,綜合性能優(yōu)于常規(guī)的PID控制器。針對慢時變干擾,為了進(jìn)一步提高控制器的適應(yīng)性和抗干擾能力,設(shè)計了自適應(yīng)反演滑�？刂破鳌Ｗ詈蟾鶕�(jù)建立的挖泥船模型,引入自適應(yīng)積分控制策略,通過仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)船實(shí)驗(yàn)對軌跡跟蹤控制效果進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的軌跡跟蹤控制方法具有一定的工程實(shí)用價值。
【關(guān)鍵詞】：耙吸挖泥船 動力定位 軌跡跟蹤 控制策略 滑模控制
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.82;U674.31
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題的背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15-17
• 1.3 本課題研究內(nèi)容17-19
• 第2章 耙吸挖泥船的數(shù)學(xué)模型19-47
• 2.1 挖泥船的低頻運(yùn)動模型19-27
• 2.1.1 坐標(biāo)系及運(yùn)動變量19-20
• 2.1.2 船舶六自由度運(yùn)動模型20-25
• 2.1.3 挖泥船的運(yùn)動模型25-27
• 2.2 挖泥船的高頻運(yùn)動模型27-29
• 2.3 外界干擾的數(shù)學(xué)模型29-39
• 2.3.1 風(fēng)的模型29-34
• 2.3.2 波浪的力和力矩模型34-38
• 2.3.3 海流模型38-39
• 2.4 耙吸挖泥船耙臂拖曳力分析39-46
• 2.4.1 耙吸管系統(tǒng)39-41
• 2.4.2 耙臂拖曳力估計41-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 第3章 耙吸挖泥船的軌跡跟蹤策略研究47-63
• 3.1 引言47-49
• 3.2 耙吸挖泥船的軌跡規(guī)劃49-51
• 3.3 LOS控制策略51-55
• 3.3.1 常規(guī)LOS控制策略51-53
• 3.3.2 前視(look ahead)LOS控制策略53-55
• 3.4 自適應(yīng)積分LOS控制策略55-59
• 3.5 控制器輸入/輸出量同艏向方位量的換算59-62
• 3.6 本章小結(jié)62-63
• 第4章 軌跡跟蹤控制器設(shè)計及仿真63-93
• 4.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制概述63-69
• 4.1.1 滑�？刂坪喗�63-66
• 4.1.2 滑模控制抖振產(chǎn)生的原因及消除方法66-69
• 4.2 軌跡跟蹤滑�？刂破髟O(shè)計69-75
• 4.2.1 滑模控制器設(shè)計69-70
• 4.2.2 仿真結(jié)果及分析70-75
• 4.3 軌跡跟蹤自適應(yīng)反演滑�？刂破髟O(shè)計75-83
• 4.3.1 自適應(yīng)控制和反演控制簡介76-78
• 4.3.2 自適應(yīng)反演滑模控制器設(shè)計78-83
• 4.4 耙吸挖泥船軌跡跟蹤建模及控制效果83-92
• 4.4.1 耙吸挖泥船軌跡跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)83-90
• 4.4.2 實(shí)船試驗(yàn)及分析90-92
• 4.5 本章小結(jié)92-93
• 結(jié)論及展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周崗;陳永冰;陳陽;李文魁;賈玉柱;;一種船舶直線航跡控制算法及控制參數(shù)的設(shè)計[J];儀器儀表學(xué)報;2013年05期

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本文編號：727800