船舶在航行過程中,受到風浪等海洋環(huán)境因素的干擾,會發(fā)生橫搖、橫蕩、艏搖、縱蕩等運動。劇烈的搖蕩運動會嚴重影響船舶航行時的穩(wěn)定性和安全性;船舶舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)就是在確保航向控制精度的同時能夠通過控制減搖鰭來實現(xiàn)有效地減搖,進而提高船舶在海上航行時的穩(wěn)定性、安全性和舒適性等。本文重點研究四自由度的船舶運動數(shù)學模型的建立,以及船舶舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)的無模型控制策略設計。首先,根據(jù)牛頓動力學的動量定理與動量矩定理,建立了四自由度的船舶運動非線性數(shù)學模型并對其進行了回旋試驗和Z形操縱試驗仿真,與相關文獻給出的數(shù)據(jù)及船舶操縱性標準進行對比分析,證明了本文所建船模的正確性和可靠性。然后,根據(jù)Conolly船舶橫搖線性數(shù)學模型,設計了無模型自適應（MFAC）減搖控制器,并通過仿真研究,表明MFAC在低頻海浪擾動下對比PID控制器,具備了更強的魯棒性;在舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)中,針對非自衡的航向系統(tǒng)設計了經(jīng)過鎮(zhèn)定器內(nèi)回路反饋的改進MFAC航向控制器和非線性橫搖運動系統(tǒng)的MFAC減搖控制器,在保證船舶航向控制精度的同時能夠有效的減搖,并進行了仿真研究。MFAC策略與PID控制策略相比,具備可調(diào)參數(shù)少,參數(shù)調(diào)節(jié)簡單,實現(xiàn)更... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１船舶運動坐標系??Ｆｉｇ．２．１?Ｆｒａｍｅ?ｏｆ?ｓｈｉｐ?ｍｏｔｉｏｎ??

舵機產(chǎn)生的力的作用點與船體重心有存在一定的垂直距離，因此在轉舵時會??產(chǎn)生船體向內(nèi)傾斜的轉動力矩。與此同時，船在進行轉向時，不免會產(chǎn)生讓船舶??背離轉舵方向的離心力。當船在連續(xù)改變航向的時候立即打反向舵，此時舵機產(chǎn)??生力的方向和離心力是相同的，那么這時就會產(chǎn)生更嚴重的橫傾。通過舵機來減??搖就是根據(jù)上述操作引起的橫傾來抵抗海浪產(chǎn)生的橫搖力矩［７，３７］。??舵的位置一般都裝在船體尾部，螺旋槳位于舵的前面，這種條件下，螺旋槳??旋轉的尾流作用于舵上，可以提高舵的效率。在對舵上的流體動力與力矩進行模??型建立時，考慮船的伴流和槳的運行對舵影響的同時還將舵對船舶整體產(chǎn)生的影??響也同時考慮進來。本文采用的流體動力模型如下：??＜?（ｚ．３ｏ）??Ａ＝－（１?＋?？＂）Ｚ／Ａｃ〇ｓ５??＝

舵機產(chǎn)生的力的作用點與船體重心有存在一定的垂直距離，因此在轉舵時會??產(chǎn)生船體向內(nèi)傾斜的轉動力矩。與此同時，船在進行轉向時，不免會產(chǎn)生讓船舶??背離轉舵方向的離心力。當船在連續(xù)改變航向的時候立即打反向舵，此時舵機產(chǎn)??生力的方向和離心力是相同的，那么這時就會產(chǎn)生更嚴重的橫傾。通過舵機來減??搖就是根據(jù)上述操作引起的橫傾來抵抗海浪產(chǎn)生的橫搖力矩［７，３７］。??舵的位置一般都裝在船體尾部，螺旋槳位于舵的前面，這種條件下，螺旋槳??旋轉的尾流作用于舵上，可以提高舵的效率。在對舵上的流體動力與力矩進行模??型建立時，考慮船的伴流和槳的運行對舵影響的同時還將舵對船舶整體產(chǎn)生的影??響也同時考慮進來。本文采用的流體動力模型如下：??＜?（ｚ．３ｏ）??Ａ＝－（１?＋?？＂）Ｚ／Ａｃ〇ｓ５??＝

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]大型雙槳雙舵船舶的智能航向控制[D]. 肖鳳翔.大連海事大學 2015
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本文編號：3210800