本文選題：舵鰭聯(lián)合減搖 + 四自由度模型��； 參考：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：舵鰭聯(lián)合減搖是二十世紀(jì)新興起來(lái)的一種新型減搖控制策略,它集合了舵減搖和鰭減搖兩者的優(yōu)勢(shì),能夠保證船舶在海上航行時(shí)不會(huì)發(fā)生劇烈的橫搖,同時(shí)也使船舶的航向得到了控制。本文建立了能夠比較全面反映船舶運(yùn)動(dòng)的四自由度非線性數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究舵鰭聯(lián)合減搖反步滑模自適應(yīng)控制,本文主要針對(duì)以下幾方面內(nèi)容進(jìn)行了研究:首先,基于MMG建模思想,本文參考了孫景浩模型建立了4自由度的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。該模型考慮了船舶粘性類流體產(chǎn)生的附加質(zhì)量、附加慣性矩及靜水壓產(chǎn)生的復(fù)原力矩。另外,考慮復(fù)雜的海洋環(huán)境對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響,建立了風(fēng)浪干擾模型。根據(jù)實(shí)船數(shù)據(jù),進(jìn)行船舶操縱性試驗(yàn)仿真,驗(yàn)證了所建模型的正確性。其次,設(shè)計(jì)了反步滑模自適應(yīng)控制器,并應(yīng)用于舵鰭聯(lián)合減搖控制。考慮到舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)模型的復(fù)雜性,為方便控制器設(shè)計(jì),建立了具有嚴(yán)反饋形式的舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;針對(duì)傳統(tǒng)的反步法魯棒性不強(qiáng)的特性,在反步法的基礎(chǔ)上引入滑模項(xiàng),提高了控制器的魯棒性;同時(shí),針對(duì)舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)模型參數(shù)變化、外界干擾等不確定且上界未知的特性,加入自適應(yīng)算法來(lái)估計(jì)系統(tǒng)不確定項(xiàng)的界,并通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性理論分析了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。論文在不同海況下,對(duì)船舶橫搖與艏搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真,不同海況下的仿真結(jié)果表明該控制器在保證船舶航向控制精度的同時(shí),能夠使船舶達(dá)到較好的減搖效果。仿真結(jié)果表明該控制器具有魯棒性。最后,在上述反步滑模自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)上引入了非線性干擾觀測(cè)器,估計(jì)干擾,目的是補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。仿真結(jié)果表明,該算法提高了控制性能,取得了較好的控制效果。
[Abstract]:Joint rudder and fin anti-rolling is a new anti-roll control strategy in the 20th century. It combines the advantages of rudder anti-rolling and fin anti-rolling, and can ensure that the ship does not have violent rolling when sailing at sea.At the same time, the ship's course has been controlled.In this paper, a four-degree-of-freedom nonlinear mathematical model is established, which can fully reflect the ship's motion. On the basis of this, the adaptive control of the rudder fin joint anti-roll sliding mode is studied.This paper mainly focuses on the following aspects: firstly, based on the idea of MMG modeling, this paper establishes a four-degree-of-freedom mathematical model of ship motion with reference to Sun Jinghao model.The model takes into account the additional mass, the additional moment of inertia and the moment of recovery generated by hydrostatic pressure.In addition, considering the influence of complex marine environment on ship motion, a wind wave disturbance model is established.According to the actual ship data, the simulation of ship maneuverability test is carried out, and the correctness of the model is verified.Secondly, an adaptive backstepping sliding mode controller is designed and applied to the rudder and fin joint anti-roll control.Considering the complexity of the rudder and fin joint system model, the mathematical model of the rudder fin joint control system with strict feedback is established for the convenience of controller design.The sliding-mode term is introduced on the basis of the backstepping method, which improves the robustness of the controller, at the same time, aiming at the uncertain and unknown upper bound characteristics of the rudder and fin joint anti-roll control system, such as parameter change, external disturbance and so on.An adaptive algorithm is added to estimate the bounds of the uncertainty of the system, and the stability of the control system is analyzed by Lyapunov stability theory.In this paper, ship roll and bow motion are simulated under different sea conditions. The simulation results under different sea conditions show that the controller can ensure the accuracy of ship heading control and achieve better anti-rolling effect.Simulation results show that the controller is robust.Finally, a nonlinear disturbance observer is introduced to estimate the disturbance on the basis of the backstepping sliding mode adaptive control. The aim is to compensate the disturbance for the system.The simulation results show that the algorithm improves the control performance and achieves good control effect.
【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】：2017
【分類號(hào)】：U664.7;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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1 胡劍波;李飛;魏高樂(lè);高鵬;王強(qiáng);;不確定系統(tǒng)反推滑模變結(jié)構(gòu)理論及其應(yīng)用[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2014年03期

2 夏國(guó)清;邵興超;;基于非線性無(wú)源觀測(cè)器的動(dòng)力定位船舶反步滑�？刂�(英文)[J];控制工程;2013年04期

3 洪超;陳瑩霞;;船舶減搖技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];船舶工程;2012年S2期

4 朱齊丹;于瑞亭;夏桂華;劉志林;;風(fēng)浪流干擾及參數(shù)不確定欠驅(qū)動(dòng)船舶航跡跟蹤的滑模魯棒控制[J];控制理論與應(yīng)用;2012年07期

5 王新屏;張顯庫(kù);;具有航向保持非線性的舵鰭非線性魯棒控制[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2008年08期

6 于萍,劉勝;基于H~∞設(shè)計(jì)法的非線性舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2002年08期

7 劉維亭,張冰,馬繼先;艦船航態(tài)最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)[J];華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1999年05期

8 趙國(guó)良,李積德,孟浩;舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)研究[J];黑龍江自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;1995年03期

9 金鴻章;具有積分信號(hào)的舵/鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)[J];中國(guó)造船;1989年03期

10 周昭明;盛子寅;馮悟時(shí);;多用途貨船的操縱性預(yù)報(bào)計(jì)算[J];船舶工程;1983年06期

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3 王新屏;舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)的簡(jiǎn)捷非線性魯棒控制[D];大連海事大學(xué);2009年

4 高雙;噴水推進(jìn)船舶的航向/航速控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

5 袁士春;船舶運(yùn)動(dòng)與主推進(jìn)線性變參數(shù)聯(lián)合控制的研究[D];大連海事大學(xué);2007年

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3 石芳;魯棒自適應(yīng)航向控制器的設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：1752909