發(fā)布時間：2017-05-19 21:25

  本文關(guān)鍵詞：船舶舵機(jī)建模與航跡舵系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展,港口日趨繁忙,對船舶航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性要求不斷提高,對航向、航跡的控制精度要求也越來越高;現(xiàn)有的船舶控制系統(tǒng)以航向控制或間接航跡控制系統(tǒng)為主,其控制性能和結(jié)構(gòu)都有待進(jìn)一步的提高。因此,綜合考慮船舶控制系統(tǒng)的各個部分(如舵機(jī)伺服系統(tǒng)),設(shè)計控制精度高的船舶控制系統(tǒng)已成為當(dāng)今一個重要的研究課題。本課題的主要任務(wù)是在實(shí)際液壓舵機(jī)模型和船舶四自由度模型的基礎(chǔ)上,考慮船舶所受到的環(huán)境干擾力影響,對船舶航跡控制的兩種方式及控制算法進(jìn)行了研究。 首先,利用MMG(Manoeuvring Mathematical Model Group)建模思想建立了船舶四自由度分離型數(shù)學(xué)模型及所受環(huán)境干擾力(風(fēng)浪流)模型,基于譜分析理論對變動風(fēng)和不規(guī)則波進(jìn)行了仿真研究。針對船舶運(yùn)動控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)—液壓舵機(jī)系統(tǒng),詳細(xì)討論了在船和螺旋槳干擾下的舵力和力矩的計算方法;以某一型號的液壓舵機(jī)為對象,考慮舵機(jī)系統(tǒng)各部分的運(yùn)動方程及其系統(tǒng)的控制方法,使用SIMULINK工具箱,在一定簡化條件下建立了其動態(tài)數(shù)學(xué)模型,充分考慮操舵伺服系統(tǒng)這一舵角閉環(huán)的動態(tài)行為。 船舶的航跡控制是本文另一個重點(diǎn)研究內(nèi)容,其中對航跡控制的控制方式、航跡誤差的計算以及轉(zhuǎn)向航跡段的控制策略進(jìn)行了研究。針對間接法和直接法,采用開關(guān)切換型模糊-PID和PID兩種算法設(shè)計了航跡控制器。不同的海情下,在轉(zhuǎn)向航跡段使用轉(zhuǎn)向控制策略,使用開關(guān)切換型模糊-PID控制器對航跡控制進(jìn)行了仿真。 本文所設(shè)計的船舶航跡控制系統(tǒng),對大型水面艦船的航行安全有一定參考價值,其中轉(zhuǎn)向處轉(zhuǎn)向控制策略的增加進(jìn)一步提高了航跡跟蹤的精度;液壓舵機(jī)作為船舶運(yùn)動控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),數(shù)學(xué)模型的建立及對其動態(tài)特性的研究,為研究船舶航向、航跡控制的準(zhǔn)確性提供了條件。
【關(guān)鍵詞】：航跡控制 液壓舵機(jī)模型 轉(zhuǎn)向航跡段 模糊-PID
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U666.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景和意義10-12
• 1.2 船舶自動舵的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 模糊控制在自動舵應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文研究內(nèi)容17-18
• 第2章 船舶運(yùn)動及環(huán)境干擾力數(shù)學(xué)模型18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 環(huán)境干擾力數(shù)學(xué)模型18-28
• 2.2.1 風(fēng)的干擾力模型18-22
• 2.2.2 浪的干擾力模型22-26
• 2.2.3 流的干擾力模型26-28
• 2.3 船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型28-31
• 2.3.1 船舶運(yùn)動的坐標(biāo)系統(tǒng)28-29
• 2.3.2 船舶運(yùn)動操縱方程29-30
• 2.3.3 螺旋槳流體動力及力矩30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 液壓舵機(jī)模型及航跡控制方法分析32-51
• 3.1 引言32
• 3.2 舵機(jī)模型及舵力的計算32-42
• 3.2.1 舵力及力矩的計算32-35
• 3.2.1.1 舵正壓力的計算33-35
• 3.2.1.2 有效功角的計算35
• 3.2.1.3 舵系數(shù)的計算35
• 3.2.2 液壓舵機(jī)模型及其自身控制系統(tǒng)35-42
• 3.2.2.1 通用舵機(jī)簡化模型36
• 3.2.2.2 舵機(jī)系統(tǒng)建模條件和工作原理36-37
• 3.2.2.3 舵機(jī)系統(tǒng)建模及仿真結(jié)果37-42
• 3.3 航跡控制的方式42-44
• 3.3.1 直接法航跡控制42-43
• 3.3.2 間接法航跡控制43-44
• 3.4 轉(zhuǎn)向航跡段控制策略及仿真結(jié)果44-48
• 3.5 直線航跡段航跡誤差計算方法48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 船舶航跡模糊-PID控制51-64
• 4.1 引言51-52
• 4.2 數(shù)字PID控制原理52-54
• 4.3 模糊控制相關(guān)原理54-60
• 4.3.1 模糊控制概述54-55
• 4.3.2 精確量的模糊化55-57
• 4.3.3 模糊控制知識庫57-59
• 4.3.4 模糊推理方法59
• 4.3.5 模糊量的精確化59-60
• 4.4 模糊PID控制的三種形式在船舶控制中的應(yīng)用60-63
• 4.4.1 混合型模糊PID控制器60-61
• 4.4.2 開關(guān)切換型模糊PID控制器61-62
• 4.4.3 模糊自整定PID控制器62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第5章 船舶航跡舵設(shè)計及仿真分析64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 間接法航跡控制器設(shè)計64-69
• 5.2.1 間接法模糊-PID航跡控制器64-68
• 5.2.2 不同海情下間接法模糊-PID航跡控制器仿真結(jié)果68-69
• 5.3 直接法航跡控制器設(shè)計69-73
• 5.3.1 直接法模糊-PID航跡控制器70-73
• 5.3.2 不同海情下直接法模糊-PID航跡控制器仿真結(jié)果73
• 5.4 航跡控制中使用兩種控制方式和兩種舵機(jī)模型仿真結(jié)果73-76
• 5.5 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果83-84
• 致謝84

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李濤;基于以太網(wǎng)的船舶航跡控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 陸灝銘;船舶運(yùn)動仿真平臺的研究與設(shè)計[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：船舶舵機(jī)建模與航跡舵系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：379911