本文關(guān)鍵詞：大型雙槳雙舵船舶操縱自抗擾控制研究

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【摘要】：以近年來出現(xiàn)的雙螺旋槳雙舵Triple E超大型雙槳雙舵集裝箱船舶為研究對象,本文對其操縱運動數(shù)學模型建立、操縱性仿真分析和改進型自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用等進行了系統(tǒng)的研究。完成了以下研究工作。(1)以Triple E超大型雙槳雙舵集裝箱船為研究對象,基于MMG建模機理,分析了船體、雙槳和雙舵的作用力及其相互干擾因素,考慮了風流的影響,建立適用于雙槳雙舵船舶的三自由度船舶操縱運動數(shù)學模型。對船舶數(shù)學模型進行旋回試驗和Z形試驗計算,驗證了所建模型的有效性。針對兩螺旋槳在轉(zhuǎn)速相同和轉(zhuǎn)速不同的幾種工況,研究分析船舶的操縱性,從仿真結(jié)果可以得出雙槳雙舵船舶具有更靈活的操縱性。(2)本文研究大型雙槳雙舵船舶的操縱控制問題,將自抗控制技術(shù)應(yīng)用到雙槳雙舵船舶航向控制器設(shè)計中。根據(jù)自抗擾控制的基本原理,作者設(shè)計了線性自抗擾航向控制器和非線性自抗擾航向控制器,并分別在理想海況下和有干擾海況下進行仿真實驗。仿真結(jié)果表明,這兩種自抗擾控制器都可以對航向?qū)崿F(xiàn)有效的控制。(3)針對上述常規(guī)自抗擾控制器的精度問題,利用模糊控制算法優(yōu)化自抗擾控制器參數(shù),設(shè)計出模糊線性自抗擾控制器和模糊非線性自抗擾控制器,并進行仿真實驗。模糊優(yōu)化參數(shù)自抗擾控制器的控制效果明顯優(yōu)于常規(guī)自抗擾控制器,響應(yīng)速度更快,控制精度更高,且具有較強的魯棒性。針對尺度、排水量等存在明顯差異的雙槳雙舵船舶被控對象,作者還將所設(shè)計的控制器應(yīng)用在一條尺度較小的救助船,仿真計算結(jié)果表明,該控制器可以實現(xiàn)對不同船舶對象的有效控制,具有良好的適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：雙槳雙舵船舶 船舶運動數(shù)學模型 船舶操縱性 自抗擾控制器
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 大型雙槳雙舵船舶研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 自抗擾技術(shù)研究現(xiàn)狀12
• 1.3 本論文的主要工作12-14
• 第2章 大型雙槳雙舵船舶操縱運動數(shù)學模型14-37
• 2.1 分離型船舶操縱運動數(shù)學模型的建立14-17
• 2.1.1 船舶運動坐標系14-16
• 2.1.2 船舶平面運動方程的建立16-17
• 2.2 作用于船體上的流體動力和力矩的計算17-22
• 2.2.1 慣性流體動力和力矩18-19
• 2.2.2 粘性流體動力和力矩19-22
• 2.3 作用于螺旋槳和舵上的流體動力和力矩的計算22-27
• 2.3.1 螺旋槳上的流體動力數(shù)學模型22-24
• 2.3.2 舵上的流體動力數(shù)學模型24-27
• 2.4 船舶運動的干擾力數(shù)學模型的建立27-29
• 2.4.1 風的干擾力數(shù)學模型27-28
• 2.4.2 流的干擾力數(shù)學模型28-29
• 2.5 船舶模型操縱性仿真及驗證29-33
• 2.5.1 旋回試驗31-32
• 2.5.2 Z形操縱試驗32-33
• 2.6 超大型船舶多工況操縱性的研究33-36
• 2.6.1 雙槳聯(lián)合操作時操縱性分析33-35
• 2.6.2 雙槳獨立操作時操縱性分析35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第3章 船舶航向自抗擾控制器37-48
• 3.1 船舶航向控制概述37-38
• 3.2 自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)38-42
• 3.3 自抗擾控制器參數(shù)整定規(guī)則42
• 3.4 自抗擾控制器的設(shè)計42-44
• 3.4.1 非線性自抗擾控制器設(shè)計42-43
• 3.4.2 線性自抗擾控制器設(shè)計43-44
• 3.5 Triple E超大型船舶航向自抗擾控制仿真44-47
• 3.5.1 理想情況下仿真結(jié)果45-46
• 3.5.2 有干擾情況下仿真結(jié)果46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 船舶航向模糊優(yōu)化自抗擾控制器研究48-58
• 4.1 模糊優(yōu)化參數(shù)自抗擾控制器設(shè)計48-51
• 4.2 船舶航向模糊線性與非線性自抗擾控制仿真結(jié)果及分析51-54
• 4.2.1 模糊線性自抗擾控制器51-53
• 4.2.2 模糊非線性自抗擾控制器53-54
• 4.3 FADRC對不同船型的控制效果54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 不足與展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64

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本文編號：1017692