【摘要】：船舶回轉運動在軍用船舶中是一種典型的戰(zhàn)術動作,回轉狀態(tài)的優(yōu)劣對于軍船閃避攻擊、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過程中會產生的船舶橫搖,對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過程中,環(huán)境干擾、航速以及舵角等條件對船舶的回轉性能和橫搖的影響,并設計了基于粒子群優(yōu)化算法的減搖控制器與回轉工況下的減搖模糊控制器,同時開展仿真分析。本文的主要內容包括以下幾點:本文主要進行了以下四個部分的研究:1.根據論文課題要求研究船舶的回轉運動狀態(tài),搭建船舶四自由度非線性運動模型,分析船舶運動過程中非線性因素的影響,將幾種典型船舶運動控制裝置的作用力和力矩代入模型中,并建立船舶運動仿真系統(tǒng)。2.研究環(huán)境干擾對船舶運動的影響,分解為高頻干擾力和漂移波浪力進行分別討論,通過船舶運動仿真系統(tǒng)驗證環(huán)境干擾、船舶航速以及給定舵角對船舶回轉運動的作用。3.針對船舶運動仿真系統(tǒng),設計一種基于粒子群優(yōu)化算法的船舶回轉減搖控制器,確定指標函數(shù),討論并驗證在環(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.設計回轉工況下船舶減搖模糊控制器,主要針對鰭角在高海情回轉運動中出現(xiàn)的鰭角飽和問題,設計積分環(huán)節(jié)對應的模糊化規(guī)則表和其隸屬函數(shù),討論并驗證該控制系統(tǒng)在回轉工況下,環(huán)境干擾、船舶航速以及給定舵角等不同條件下對橫搖和減搖鰭的控制效果,對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 控制對操控對象要求低，，可以通過人工調節(jié)的方法達果。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 調節(jié)參數(shù)的理論策略[15][16]。目前在實際的船舶中絕大多數(shù)實現(xiàn)船舶橫搖的運動控制，智能控制策略是下一步優(yōu)化控制器的焦點。D 控制應用在船舶減搖控制上具有結構簡易，方便建立等諸多優(yōu)點。PI理并不復雜，魯棒性強。在一定的工作條件下，通過需要有經驗的人員以達到最佳的減搖效果，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 PID 對象參數(shù)改良，達到強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果衡量減cЧ�，利作为猴喛和片樞标纂H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構和功能介紹如下:（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）知識庫：知識庫主要是具體實踐方向的知識儲備和需求的控制要求,由數(shù)據庫和模糊規(guī)則庫組成。（3）模糊推理：模糊推理是整個過程中的重點，它按照人類根據模糊信息進行推理方法，根據模糊思維邏輯中的內在聯(lián)系找出推理規(guī)律。（4）清晰化：清晰化的目的是令經模糊推理輸出的模糊控制量轉化為工程控制的清晰量[23]。經過數(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)化形式進入工業(yè)界。模糊控制在實際自動化控制中也得到廣泛地推廣和應用。模糊控制在船舶控制方向中實行動態(tài)定位、自動舵等控制體系的優(yōu)化。模糊控制在機器人手臂、關節(jié)等方向也有一定的實踐應用。1.5 論文主要研究內容與結構
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U664.82

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本文編號：2635840