本文關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動水面船舶鎮(zhèn)定控制的研究

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【摘要】：欠驅(qū)動系統(tǒng)是指系統(tǒng)的獨立控制變量的個數(shù)小于系統(tǒng)自由度的個數(shù),簡單的來說就是輸入要比控制的量少。應(yīng)用欠驅(qū)動系統(tǒng),不但能夠減少控制設(shè)備的花費和重量,而且在現(xiàn)實情況下,當某個設(shè)備出現(xiàn)故障不能正常的執(zhí)行的時候,可以基于欠驅(qū)動的知識,利用剩余的正常設(shè)備繼續(xù)執(zhí)行命令,增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以,欠驅(qū)動系統(tǒng)越來越引起了廣大學者的關(guān)注。本文以常規(guī)水面船舶為研究對象,在一定的假設(shè)前提下,系統(tǒng)是欠驅(qū)動的,主要研究關(guān)于欠驅(qū)動水面船舶的鎮(zhèn)定控制問題,建立了船舶運動的動態(tài)數(shù)學模型,并由此簡化出了欠驅(qū)動水面船舶的三自由度模型。重點考慮欠驅(qū)動水面對稱船舶模型,這就是說模型中的慣性參數(shù)矩陣和阻尼矩陣上的非對角線元素均為零。對欠驅(qū)動水面對稱船舶進行微分同胚變換,只要證明其中的一個子系統(tǒng)能漸進穩(wěn)定,就能證明整個系統(tǒng)也能漸進穩(wěn)定。研究一類欠驅(qū)動水面對稱船舶的全局K指數(shù)鎮(zhèn)定控制問題。首先,對船舶模型進行全局微分同胚變換和狀態(tài)時變變換,再對其進行解耦,使之化為線性子系統(tǒng)和線性時變子系統(tǒng),這樣就將原來系統(tǒng)的復雜鎮(zhèn)定問題轉(zhuǎn)化為兩個子系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題；然后,為每個簡單子系統(tǒng)設(shè)計獨立的控制律,實現(xiàn)欠驅(qū)動船舶的全局K指數(shù)鎮(zhèn)定。最后對系統(tǒng)進行仿真,證明設(shè)計的控制器能夠使系統(tǒng)鎮(zhèn)定到原點。
【關(guān)鍵詞】：欠驅(qū)動水面船舶 K指數(shù)鎮(zhèn)定 解耦控制
【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
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 欠驅(qū)動船舶的鎮(zhèn)定控制研究情況11-13
• 1.2.2 欠驅(qū)動船舶鎮(zhèn)定控制存在問題13-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 第二章 欠驅(qū)動水面船舶的運動模型15-28
• 2.1 引言15-16
• 2.2 參考坐標系及其坐標系的規(guī)定16-18
• 2.3 船體運動特性18-23
• 2.3.1 運動學特性18-19
• 2.3.2 動力學特征19-23
• 2.4 水面船舶的數(shù)學模型23-25
• 2.5 運動學模型的微分同胚變換25-26
• 2.6 本章總結(jié)26-28
• 第三章 欠驅(qū)動船舶全局一致漸進穩(wěn)定的鎮(zhèn)定控制28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 控制模型及狀態(tài)變化29-33
• 3.3 穩(wěn)定性分析33-36
• 3.4 仿真實現(xiàn)36-40
• 3.5 本章總結(jié)40-41
• 第四章 欠驅(qū)動船舶全局K指數(shù)鎮(zhèn)定的解耦控制41-57
• 4.1 引言41-42
• 4.2 控制器的設(shè)計及穩(wěn)定性分析42-48
• 4.3 解耦控制的實現(xiàn)48-52
• 4.3.1 解耦方法的提出48
• 4.3.2 解耦方法的實現(xiàn)48-52
• 4.4 仿真實現(xiàn)52-56
• 4.5 結(jié)論56-57
• 第五章 結(jié)論與展望57-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63

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