本文關(guān)鍵詞：吊艙推進(jìn)船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型與自抗擾控制研究

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【摘要】：隨著船舶工程的快速發(fā)展,吊艙式推進(jìn)裝置廣泛應(yīng)用于多種類型的船舶。吊艙式推進(jìn)器將電動機(jī)和螺旋槳直接相連形成獨(dú)立的推進(jìn)模塊,是推進(jìn)和操舵裝置的綜合體,省去了通常所使用的舵和軸系。實(shí)現(xiàn)螺旋槳3600旋轉(zhuǎn),極大地增加了船舶設(shè)計(jì)、建造和使用的靈活性。為了便于研究吊艙推進(jìn)船舶操縱和控制,有必要建立該種船舶的運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。目前對于吊艙推進(jìn)船舶的參考文獻(xiàn)較少,本文完成的主要研究工作如下：(1)基于MMG建模思想,分別考慮了船體、吊艙推進(jìn)器產(chǎn)生的力及力矩,船體、兩個(gè)POD槳之間的相互干擾和外界風(fēng)、流的干擾,建立了POD槳的組合推力和力矩的數(shù)學(xué)模型。由此建立了3自由度的吊艙推進(jìn)船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。(2)研究了吊艙推進(jìn)船舶的操縱性。為驗(yàn)證所建立模型的準(zhǔn)確性與合理性,以采用吊艙推進(jìn)器的“泰安口”輪為例,在考慮外界干擾的情況下,進(jìn)行了旋回、Z形試驗(yàn)的仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明,所建立的數(shù)學(xué)模型的誤差在允許范圍內(nèi),精度滿足要求。并與一艘傳統(tǒng)雙槳雙舵船進(jìn)行操縱性對比分析,進(jìn)一步說明吊艙推進(jìn)船舶的具有更良好的操縱性。(3)本文探討了吊艙船舶的航向控制問題。自抗擾控制能實(shí)時(shí)估計(jì)并補(bǔ)償系統(tǒng)受到的內(nèi)外擾動,基于自抗擾控制的原理及組成結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了自抗擾航向控制器。通過在不同海況下進(jìn)行仿真,將自抗擾控制器與常規(guī)PID仿真結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了吊艙推進(jìn)器自抗擾航向控制器的有效性。綜上所述,以“泰安口”輪驗(yàn)證了所建立的吊艙推進(jìn)船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型符合工程上精度的要求,通過仿真對比分析得出所設(shè)計(jì)的航向自抗擾控制器有效。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82

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本文編號：1182826