本文關(guān)鍵詞：船舶航向控制系統(tǒng)規(guī)范化交互式設(shè)計(jì)平臺(tái)

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【摘要】：船舶運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題是控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),從事該項(xiàng)研究的專(zhuān)家學(xué)者日趨增多。但是由于船舶運(yùn)動(dòng)模型的復(fù)雜性,研究人員不得不花費(fèi)大量時(shí)間在船舶建模、仿真等重復(fù)性工作上。這嚴(yán)重影響了研究進(jìn)度和效率。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),開(kāi)發(fā)了航向控制系統(tǒng)規(guī)范化交互式設(shè)計(jì)平臺(tái)。本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)是基于Matlab GUI技術(shù)開(kāi)發(fā)的,具有交互性強(qiáng),操作簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn),可以幫助研究人員快速設(shè)計(jì)控制器,提高研發(fā)速度。平臺(tái)主要包括建模、控制器設(shè)計(jì)、可視化仿真等功能,具體內(nèi)容如下： (1)開(kāi)發(fā)了船舶航向控制系統(tǒng)規(guī)范化交互平臺(tái),集成了建模、算法智能設(shè)計(jì)及可視化仿真功能,規(guī)范了仿真流程,提高了研究人員的設(shè)計(jì)效率。 (2)建立了船舶航向運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型和環(huán)境干擾模型。本文以美國(guó)學(xué)者阿布科維奇提出的狀態(tài)空間型船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),分析了船舶流體力和風(fēng)、浪、流等環(huán)境擾動(dòng)對(duì)模型的影響,并綜合考慮了船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程,建立了船舶平面運(yùn)動(dòng)的非線性數(shù)學(xué)模型。 (3)實(shí)現(xiàn)了航向系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真和結(jié)果的可視化,通過(guò)波形圖、柱狀圖、表格等多種形式幫助研究人員直觀地了解船舶運(yùn)動(dòng)特性。 (4)集成了PID、 LQG、 QFT和模糊算法等經(jīng)典控制器設(shè)計(jì)算法,并開(kāi)放了控制算法接口,研究人員可以自行編寫(xiě)、試驗(yàn)控制算法。 (5)研究了船舶航向運(yùn)動(dòng)控制。目前船舶航向運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)主要采用PID算法,其控制效果依賴(lài)于PID參數(shù)的選取,由于船舶運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜,PID參數(shù)整定需要耗費(fèi)大量時(shí)間和人力成本,控制效果也不能令人滿(mǎn)意。本文引入模糊PID算法、QFT算法和LQG算法設(shè)計(jì)控制器。仿真結(jié)果表明,模糊PID控制器、QFT控制器和LQG控制器能夠顯著提高船舶運(yùn)動(dòng)的控制精度,有較好的自適應(yīng)能力和魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U664.82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1148402