本文關鍵詞：基于自抗擾控制的船舶橫搖控制研究

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【摘要】：隨著全球航運事業(yè)的發(fā)展,船舶的安全性和穩(wěn)定性越來越受到人們的關注。由于在海洋上會經常遇到到風、浪、流的外界干擾影響,在海面上航行的船舶在外界作用力的影響下會在各個方向上產生搖蕩運動,船舶的搖蕩會嚴重影響船舶的結構強度和穩(wěn)定性,使航速降低,同時由于搖蕩運動會使船員的身體機能受到影響,降低了船員的工作效率,在嚴重搖蕩時還會致使船舶傾覆沉沒,在各種海難事故中多數(shù)是由于劇烈的橫搖運動造成的。因此,研究船舶對海浪的橫搖響應,尋求減小船舶橫搖運動的措施,對提氋船舶航行的穩(wěn)定性、保證通航的安全性以及設計船舶控制系統(tǒng)有著非常重要的理論意義和實際價值,同時也是當前船舶技術朝著自動化方向發(fā)展的必然要求。本文結合船舶橫搖的非線性特性,基于減搖鰭,利用自抗擾控制算法進行控制,以達到控制船舶橫搖的目的。主要工作包括以下幾個方面:(1)基于海浪譜的相關研究,分析長峰波隨機海浪的特性,建立其數(shù)學模型和波傾角模型并通過MATLAB進行仿真,然后建立船舶的搖蕩坐標系,并分析船舶的受力情況,基于此建立船舶的非線性和線性橫搖數(shù)學模型,并對船舶進行開環(huán)控制仿真。(2)系統(tǒng)分析了減搖鰭的工作原理和系統(tǒng)組成,得到了減搖鰭的各個組成系統(tǒng)的傳遞函數(shù),根據(jù)實船數(shù)據(jù),建立減搖鰭的PID控制系統(tǒng)并仿真,得到了 PID控制下的仿真曲線,分析得出PID控制的效果和優(yōu)缺點。(3)系統(tǒng)闡述了自抗擾控制的原理和組成結構,基于擴張狀態(tài)觀測器建立減搖鰭的自抗擾控制系統(tǒng)。利用MATLAB針對不同的海況進行系統(tǒng)的Simulink仿真,得到自抗擾控制下的仿真曲線,并分析自抗擾控制的減搖效果。(4)在優(yōu)選自抗擾控制系統(tǒng)的參數(shù)中,針對基本粒子群的缺點,引入了人工免疫算法,得到了免疫粒子群算法,通過此算法優(yōu)選控制參數(shù),以達到最優(yōu)控制的目的。
【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】：U661.321

【參考文獻】

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本文編號：1209972