本文關(guān)鍵詞：基于自抗擾的船舶航跡控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類海洋工程活動(dòng)的不斷增加,人們對(duì)裝備動(dòng)力定位系統(tǒng)船舶的姿態(tài)和運(yùn)行航跡的控制要求越來越高。自抗擾控制技術(shù)是一種結(jié)合PID控制與現(xiàn)代控制理論精華的全新控制技術(shù),是一種能夠抵抗外擾、不依賴精確數(shù)學(xué)模型、控制精度高、魯棒性強(qiáng)的控制方法,適合應(yīng)用于船舶運(yùn)動(dòng)控制這樣具有強(qiáng)擾動(dòng)、大慣性、大時(shí)滯的非線性系統(tǒng)。因此本文基于自抗擾控制技術(shù)研究船舶運(yùn)動(dòng)中的航跡控制問題,并采用三維技術(shù)進(jìn)行仿真。 根據(jù)剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)與剛體動(dòng)力學(xué)基本方程,建立簡化的控制用線性船舶運(yùn)動(dòng)方程。建立影響船舶運(yùn)動(dòng)的風(fēng)浪流數(shù)學(xué)模型作為船舶運(yùn)動(dòng)的外擾。與通過機(jī)理和辨識(shí)建模得到的精確船舶運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證簡化模型的正確性和船舶低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的精確性。 研究線性自抗擾控制算法和航跡控制策略。研究自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)和原理。根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)模型的特點(diǎn),設(shè)計(jì)線性自抗擾控制器,解決自抗擾控制器參數(shù)繁多、非線性環(huán)節(jié)穩(wěn)定性不易證明的問題。采用三(?)法,設(shè)置線性自抗擾控制器的參數(shù),降低了自抗擾控制器參數(shù)設(shè)定的難度。采用自抗擾控制思想中的安排過渡過程的方法,使船舶輸出量可以良好的跟隨系統(tǒng)的輸入量的變化,使船舶輸出量的導(dǎo)數(shù)與系統(tǒng)輸出量的導(dǎo)數(shù)近似相等,從而實(shí)現(xiàn)了既可以控制船舶方位又可以控制船舶運(yùn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)艏角速度的功能。并在MATLAB/Simulink中對(duì)船舶航跡控制運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行分析,驗(yàn)證了自抗擾控制方法的有效性。 本文基于Unity3D引擎,設(shè)計(jì)了三維船舶航跡仿真程序和GUI界面,使仿真變得直觀形象。使用C#語言編寫線性自抗擾控制器算法和船舶運(yùn)動(dòng)模型,同時(shí)驗(yàn)證了自抗擾控制器易于程序?qū)崿F(xiàn),需要計(jì)算機(jī)資源小的優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)力定位 航跡 自抗擾 Unity3D
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.2 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)11-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 DP系統(tǒng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 自抗擾控制16-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 動(dòng)力定位船舶數(shù)學(xué)模型18-35
• 2.1 船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系18-20
• 2.2 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型20-27
• 2.2.1 船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型20-22
• 2.2.2 船舶動(dòng)力學(xué)模型22-27
• 2.3 環(huán)境力的數(shù)學(xué)模型27-30
• 2.3.1 風(fēng)的干擾力數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.3.2 浪的干擾力數(shù)學(xué)模型29
• 2.3.3 流的干擾力數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.4 船舶控制模型驗(yàn)證30-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 自抗擾控制35-42
• 3.1 跟蹤微分器35-37
• 3.2 三階擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(ESO)37-38
• 3.3 非線性誤差反饋(NLSEF)38-39
• 3.4 線性自抗擾控制器(LADRC)39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 船舶航跡控制策略42-46
• 4.1 矢量控制與標(biāo)量控制42-43
• 4.2 安排過渡過程43-44
• 4.3 速度控制44
• 4.4 安排過渡過程的航跡航速控制策略44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 船舶動(dòng)力定位航跡控制及仿真46-53
• 5.1 無環(huán)境干擾情況47-49
• 5.1.1 水平面運(yùn)動(dòng)47-48
• 5.1.2 轉(zhuǎn)艏運(yùn)動(dòng)48-49
• 5.2 有風(fēng)流環(huán)境干擾情況49-52
• 5.2.1 水平面運(yùn)動(dòng)50-51
• 5.2.2 轉(zhuǎn)艏運(yùn)動(dòng)51-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 第6章 基于Unity3D的三維仿真53-63
• 6.1 相關(guān)微分方程數(shù)值解的程序?qū)崿F(xiàn)53-54
• 6.2 3ds Max建模54-57
• 6.3 Unity3D三維仿真57-62
• 6.3.1 簡介57-58
• 6.3.2 基本操作58-59
• 6.3.3 場景、GUI及腳本開發(fā)59-62
• 6.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-66
• 參考文獻(xiàn)66-68
• 致謝68-69
• 研究生履歷69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉桂香;朱學(xué)峰;王偉;;基于MFA與PID控制器的串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)比較[J];自動(dòng)化與信息工程;2007年04期

2 張開城;;海洋社會(huì)學(xué)研究亟待加強(qiáng)[J];經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊;2011年04期

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6 韓京清;一類不確定對(duì)象的擴(kuò)張狀態(tài)觀測器[J];控制與決策;1995年01期

7 韓京清;自抗擾控制器及其應(yīng)用[J];控制與決策;1998年01期

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10 韓京清;控制理論——模型論還是控制論[J];系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué);1989年04期

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1 劉芙蓉;半潛船動(dòng)力定位控制系統(tǒng)建模和仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于自抗擾的船舶航跡控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：293281