本文關(guān)鍵詞：基于滑模的船舶直線航跡控制設(shè)計(jì)及優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 欠驅(qū)動(dòng)船舶 直線航跡控制 滑�？刂� 參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化

【摘要】：近些年來,針對(duì)船舶直線航跡控制的研究受到國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的廣泛關(guān)注。船舶直線航跡控制研究可以改善船舶控制效率,保證航行安全,并且能夠縮減航次時(shí)間、減少能源消耗,所以,針對(duì)船舶直線航跡控制的研究具有顯著的意義。 本文的研究對(duì)象是船舶直線航跡跟蹤控制,采用的控制算法為滑模變結(jié)構(gòu)。由于船舶的航跡控制比較復(fù)雜,直接設(shè)計(jì)控制律較困難。本文通過滑模變結(jié)構(gòu)控制算法將控制對(duì)象依次轉(zhuǎn)換,最終轉(zhuǎn)換到對(duì)船舶的航速及舵角的控制層面。本文的航跡跟蹤控制設(shè)計(jì)中的積分項(xiàng)內(nèi)部加入了微分項(xiàng),使得在控制過程中避免超調(diào)的出現(xiàn),使得控制過程更加穩(wěn)定。 由于在現(xiàn)實(shí)中的船舶操縱性并非一成不變,且外界環(huán)境存在較多變化。因此,若控制器內(nèi)部參數(shù)不變無法達(dá)到控制效果的要求。本文利用滑模嵌套設(shè)計(jì)將控制器內(nèi)部參數(shù)關(guān)系固定,從而能夠達(dá)到同時(shí)優(yōu)化而不影響控制品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,將設(shè)計(jì)參數(shù)與船舶控制輸入輸出建立一定函數(shù)關(guān)系,使得控制參數(shù)可以隨著控制效果進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)既滿足舵角不可過大,又能夠較快的回歸計(jì)劃航跡線控制要求。 本文應(yīng)用MATLAB中的Simulink軟件設(shè)計(jì)了船舶直線航跡跟蹤控制仿真程序,通過仿真證明了該控制設(shè)計(jì)具有良好的航跡控制效果,且對(duì)外屆風(fēng)、浪、流等干擾具有較強(qiáng)的魯棒性。同時(shí),仿真結(jié)果表明,控制器的參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化功能能夠滿足控制效果的自我完善要求。
【關(guān)鍵詞】：欠驅(qū)動(dòng)船舶 直線航跡控制 滑�？刂� 參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化
【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;U675
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述10-12
• 1.3 研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.4 采取的研究方案13-14
• 第2章 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型14-24
• 2.1 船舶運(yùn)動(dòng)方程14-18
• 2.1.1 坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)參數(shù)14-16
• 2.1.2 平面內(nèi)船舶運(yùn)動(dòng)方程的建立16-18
• 2.1.3 舵機(jī)特性數(shù)學(xué)模型18
• 2.2 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.2.1 船舶運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程18
• 2.2.2 無外界干擾情況下的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.2.3 有風(fēng)流干擾情況下的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.3 船舶直線航跡跟蹤控制系統(tǒng)特點(diǎn)21-22
• 2.3.1 船舶直線航跡跟蹤控制特性21-22
• 2.3.2 控制系統(tǒng)模型的特性22
• 2.3.3 假設(shè)條件22
• 2.4 小結(jié)22-24
• 第3章 船舶直線航跡運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)24-33
• 3.1 直線航跡控制設(shè)計(jì)24-28
• 3.1.1 滑�？刂圃O(shè)計(jì)24-26
• 3.1.2 控制律設(shè)計(jì)26-27
• 3.1.3 穩(wěn)定性分析27-28
• 3.2 MATLAB仿真結(jié)果與分析28-32
• 3.2.1 無外界干擾情況下的船舶航跡控制仿真結(jié)果與分析29-30
• 3.2.2 定常流干擾情況下船舶航跡控制仿真結(jié)果與分析30
• 3.2.3 定常流和非定常風(fēng)干擾情況下船舶航跡控制仿真結(jié)果與分析30-32
• 3.3 小結(jié)32-33
• 第4章 船舶航跡控制參數(shù)在線優(yōu)化33-41
• 4.1 控制參數(shù)在線優(yōu)化方案33-36
• 4.1.1 控制參數(shù)物理意義33-34
• 4.1.2 控制參數(shù)在線自整定34-36
• 4.2 船舶直線航跡控制仿真及分析36-39
• 4.2.1 初始參數(shù)設(shè)定對(duì)于控制效果的影響36-38
• 4.2.2 不同操縱性情況下控制器控制效果仿真與分析38-39
• 4.3 小結(jié)39-41
• 第5章 結(jié)論與展望41-42
• 參考文獻(xiàn)42-47
• 致謝47-48
• 作者簡(jiǎn)介48

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：647495