【摘要】：船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在軍用船舶中是一種典型的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作,回轉(zhuǎn)狀態(tài)的優(yōu)劣對(duì)于軍船閃避攻擊、躲避障礙等需求都有很大影響。由于環(huán)境干擾的影響船舶回轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的船舶橫搖,對(duì)于船舶的安全和武器裝備的正常使用存在一定威脅。本文研究船舶在回轉(zhuǎn)過(guò)程中,環(huán)境干擾、航速以及舵角等條件對(duì)船舶的回轉(zhuǎn)性能和橫搖的影響,并設(shè)計(jì)了基于粒子群優(yōu)化算法的減搖控制器與回轉(zhuǎn)工況下的減搖模糊控制器,同時(shí)開(kāi)展仿真分析。本文的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):本文主要進(jìn)行了以下四個(gè)部分的研究:1.根據(jù)論文課題要求研究船舶的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),搭建船舶四自由度非線性運(yùn)動(dòng)模型,分析船舶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中非線性因素的影響,將幾種典型船舶運(yùn)動(dòng)控制裝置的作用力和力矩代入模型中,并建立船舶運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)。2.研究環(huán)境干擾對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響,分解為高頻干擾力和漂移波浪力進(jìn)行分別討論,通過(guò)船舶運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)驗(yàn)證環(huán)境干擾、船舶航速以及給定舵角對(duì)船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的作用。3.針對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng),設(shè)計(jì)一種基于粒子群優(yōu)化算法的船舶回轉(zhuǎn)減搖控制器,確定指標(biāo)函數(shù),討論并驗(yàn)證在環(huán)境干擾、船舶航速以及給定舵角等不同條件下控制系統(tǒng)的性能與減搖效果。4.設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工況下船舶減搖模糊控制器,主要針對(duì)鰭角在高海情回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的鰭角飽和問(wèn)題,設(shè)計(jì)積分環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的模糊化規(guī)則表和其隸屬函數(shù),討論并驗(yàn)證該控制系統(tǒng)在回轉(zhuǎn)工況下,環(huán)境干擾、船舶航速以及給定舵角等不同條件下對(duì)橫搖和減搖鰭的控制效果,對(duì)比該控制器與基于粒子群優(yōu)化算法減搖控制器的控制性能。
【圖文】：

圖 1.1 減搖鰭控制系統(tǒng)仿真原理框圖D 控制算法是自適應(yīng)控制算法、模糊控制算法等數(shù)種船舶橫搖減c低晨刂品椒╗14]。PID 控制對(duì)操控對(duì)象要求低，，可以通過(guò)人工調(diào)節(jié)的方法達(dá)果。隨著控制算法的發(fā)展，Natrarajan 和 Gilbert 發(fā)明了遺傳算法、神法改良 PID 調(diào)節(jié)參數(shù)的理論策略[15][16]。目前在實(shí)際的船舶中絕大多數(shù)實(shí)現(xiàn)船舶橫搖的運(yùn)動(dòng)控制，智能控制策略是下一步優(yōu)化控制器的焦點(diǎn)。D 控制應(yīng)用在船舶減搖控制上具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，方便建立等諸多優(yōu)點(diǎn)。PI理并不復(fù)雜，魯棒性強(qiáng)。在一定的工作條件下，通過(guò)需要有經(jīng)驗(yàn)的人員以達(dá)到最佳的減搖效果，但不合理的比例、微分、積分環(huán)節(jié)的增益可能發(fā)揮其作用，更嚴(yán)重的情況可能使船舶出現(xiàn)升搖的狀態(tài)。目前比較熱門能優(yōu)化控制算法對(duì) PID 對(duì)象參數(shù)改良，達(dá)到強(qiáng)化魯棒性和提高減搖性能如減搖鰭的最小方差控制，是以橫搖幅度的方差結(jié)果衡量減cЧ魑飭亢推瑯斜曜際迪摯刂疲氐閌巧杓浦副曇虻�，赖Z鄯椒ㄍ暾鸞17能在船舶小角度傾斜時(shí)具有很大的減搖作用，在大角度橫搖海浪流下減

圖 1.2 模糊控制系統(tǒng)原理框圖圖中模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)和功能介紹如下:（1）模糊化：模糊化的目的是把精確地輸入量換算為模糊量；（2）知識(shí)庫(kù)：知識(shí)庫(kù)主要是具體實(shí)踐方向的知識(shí)儲(chǔ)備和需求的控制要求,由數(shù)據(jù)庫(kù)和模糊規(guī)則庫(kù)組成。（3）模糊推理：模糊推理是整個(gè)過(guò)程中的重點(diǎn)，它按照人類根據(jù)模糊信息進(jìn)行推理方法，根據(jù)模糊思維邏輯中的內(nèi)在聯(lián)系找出推理規(guī)律。（4）清晰化：清晰化的目的是令經(jīng)模糊推理輸出的模糊控制量轉(zhuǎn)化為工程控制的清晰量[23]。經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，模糊控制已演變?yōu)橐环N常規(guī)的控制優(yōu)化形式進(jìn)入工業(yè)界。模糊控制在實(shí)際自動(dòng)化控制中也得到廣泛地推廣和應(yīng)用。模糊控制在船舶控制方向中實(shí)行動(dòng)態(tài)定位、自動(dòng)舵等控制體系的優(yōu)化。模糊控制在機(jī)器人手臂、關(guān)節(jié)等方向也有一定的實(shí)踐應(yīng)用。1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U664.82

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本文編號(hào)：2635840