在船舶運(yùn)動(dòng)中,大幅度的橫搖運(yùn)動(dòng)是一種非常危險(xiǎn)的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響船舶的穩(wěn)定性和安全性。此外,還會(huì)影響船員的健康,降低船舶的經(jīng)濟(jì)效益。因此,如何盡可能減小船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)是一個(gè)重要問(wèn)題。為了減小橫搖運(yùn)動(dòng)對(duì)船舶穩(wěn)定性的影響,從19世紀(jì)開(kāi)始,學(xué)者采用了許多減搖裝置,如艙底龍骨、減搖艙、舵穩(wěn)定器等。在海上過(guò)程中,由于船舶運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,傳統(tǒng)方法難以達(dá)到良好的減震效果。由于有源鰭具有自適應(yīng)性,魯棒性,簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn),因此主動(dòng)減搖鰭成為當(dāng)今廣泛應(yīng)用于船舶的裝置,其減搖性能已被證明是非常有效的。然而,其效率與系統(tǒng)的控制算法密切相關(guān)。目前,針對(duì)船舶減搖鰭提出并進(jìn)行研究的控制方法很多,它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。本文提出了船舶減搖鰭系統(tǒng)的四種控制方案。具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下:（1）針對(duì)船舶線性減搖鰭系統(tǒng),提出了一種線性二次高斯（LQG）最優(yōu)控制器。其中LQG控制方法由線性二次調(diào)節(jié)器（LQR）方法和線性二次估計(jì)器（LQE）方法相結(jié)合。本文利用分離原理進(jìn)行LQG方法的研究,即通過(guò)求解預(yù)定最優(yōu)控制問(wèn)題和最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題得到LQG控制器。通過(guò)與LQR控制器的對(duì)比仿真,驗(yàn)證了 LQG控制器的有效性,結(jié)果表明,LQG控制器的性能優(yōu)于LQR控制器... 

【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)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
Chapter 1 Introduction
    1.1 Research background
    1.2 Related research status and progress
        1.2.1 Summary of roll reduction development trend
        1.2.2 Summary of roll reduction devices
        1.2.3 Summary of fin roll reduction control methods
    1.3 Research objectives and significance
    1.4 Main research ideas
Chapter 2 Basic Knowledge
    2.1 Force analysis of ship roll motion
        2.1.1 Restoring moment
        2.1.2 Damping moment
        2.1.3 Inertia moment
        2.1.4 Wave moment
        2.1.5 Straightening moment
    2.2 Mathematical model of ship linear roll motion
    2.3 Mathematical model of ship nonlinear roll motion
    2.4 Model of wave disturbance
    2.5 Introducing recurrent neural network
    2.6 Conclusion of the chapter
Chapter 3 Linear Quadratic Gaussian Controller Design for Fin Stabilizer System
    3.1 Problem description
    3.2 LQG control system design
    3.3 Simulation results
    3.4 Conclusion of the chapter
Chapter 4 Model Predictive Control for Fin Stabilizer System Based on Recurrent NeuralNetwork
    4.1 Problem description
    4.2 Control system design
        4.2.1 Feedback linearization
        4.2.2 Model predictive control design
    4.3 Simulation results
    4.4 Conclusion of the chapter
Chapter 5 Sliding Mode Controller Design for Fin Stabilizer System with PID SlidingSurface
    5.1 Problem description
    5.2 Sliding mode controller design and stability analysis
        5.2.1 Sliding mode controller design
        5.2.2 Sliding mode controller design with PID sliding surface
    5.3 Simulation results
    5.4 Conclusion of the chapter
Chapter 6 Online Optimal Controller Design for Nonlinear Fin Stabilizer System viatime-Based ADP Algorithm
    6.1 Problem description
    6.2 Online optimal controller design based ADP algorithm
        6.2.1 Model network for unknown ship nonlinear fin stabilizer system
        6.2.2 Critic network
        6.2.3 Action network
    6.3 Simulation results
    6.4 Conclusion of the chapter
Chapter 7 Conclusions and Outlook
    7.1 Conclusions
    7.2 Outlook
References
Author's Resume and Scientific Research Achievements duringDoctoral Degree Study
Acknowledgements


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃綜述[J]. 張化光,張欣,羅艷紅,楊珺.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(04)
[2]減搖鰭神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)研究[J]. 康天增,羅德紅,嚴(yán)鳳祥,牛遠(yuǎn)振.  船舶工程. 2012(S2)
[3]基于非線性干擾觀測(cè)器的減搖鰭滑模反演控制[J]. 張?jiān)獫?石為人,邱明伯.  控制與決策. 2010(08)
[4]船舶舵鰭聯(lián)合控制的綜述[J]. 王新屏,張顯庫(kù),關(guān)巍.  中國(guó)航海. 2009(02)
[5]基于Matlab的不規(guī)則海浪三維仿真[J]. 李暉,郭晨,李曉方.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2003(07)
[6]船舶減搖鰭系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)魯棒控制[J]. 楊鹽生.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2000(04)
[7]艦船減搖裝置[J]. 孟克勤.  機(jī)電設(shè)備. 2000(03)
[8]船舶減搖鰭不確定非線性系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)魯棒控制[J]. 楊鹽生,賈欣樂(lè).  中國(guó)造船. 1998(03)
[9]我國(guó)減搖鰭裝置的發(fā)展和一些設(shè)計(jì)問(wèn)題[J]. 孟克勤.  機(jī)電設(shè)備. 1995(05)
[10]減搖鰭變參數(shù)PID控制器的設(shè)計(jì)[J]. 金鴻章,谷云彪,汪濱琦,候興凱.  船舶工程. 1994(04)

博士論文
[1]可控被動(dòng)式減搖水艙特性研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 張松濤.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]基于升力反饋的全航速減搖鰭研究[D]. 宋吉廣.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)滑�？刂萍皯�(yīng)用研究[D]. 張?jiān)獫?重慶大學(xué) 2011
[4]減搖鰭的動(dòng)態(tài)水動(dòng)力特性及電伺服系統(tǒng)研究[D]. 姚緒梁.哈爾濱工程大學(xué) 2005
[5]船舶減搖水艙試驗(yàn)裝置理論及試驗(yàn)研究[D]. 曲家文.哈爾濱工程大學(xué) 2003

碩士論文
[1]船舶橫搖運(yùn)動(dòng)仿真及減搖鰭系統(tǒng)控制研究[D]. 關(guān)曉光.大連海事大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3281702