發(fā)布時間：2021-07-13 08:12

　　在船舶運動中,大幅度的橫搖運動是一種非常危險的現(xiàn)象,嚴重影響船舶的穩(wěn)定性和安全性。此外,還會影響船員的健康,降低船舶的經(jīng)濟效益。因此,如何盡可能減小船舶的橫搖運動是一個重要問題。為了減小橫搖運動對船舶穩(wěn)定性的影響,從19世紀開始,學者采用了許多減搖裝置,如艙底龍骨、減搖艙、舵穩(wěn)定器等。在海上過程中,由于船舶運動的復雜性,傳統(tǒng)方法難以達到良好的減震效果。由于有源鰭具有自適應性,魯棒性,簡單易實現(xiàn),因此主動減搖鰭成為當今廣泛應用于船舶的裝置,其減搖性能已被證明是非常有效的。然而,其效率與系統(tǒng)的控制算法密切相關(guān)。目前,針對船舶減搖鰭提出并進行研究的控制方法很多,它們各有優(yōu)缺點。本文提出了船舶減搖鰭系統(tǒng)的四種控制方案。具體設(shè)計過程如下:（1）針對船舶線性減搖鰭系統(tǒng),提出了一種線性二次高斯（LQG）最優(yōu)控制器。其中LQG控制方法由線性二次調(diào)節(jié)器（LQR）方法和線性二次估計器（LQE）方法相結(jié)合。本文利用分離原理進行LQG方法的研究,即通過求解預定最優(yōu)控制問題和最優(yōu)狀態(tài)估計問題得到LQG控制器。通過與LQR控制器的對比仿真,驗證了 LQG控制器的有效性,結(jié)果表明,LQG控制器的性能優(yōu)于LQR控制器... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
Chapter 1 Introduction
    1.1 Research background
    1.2 Related research status and progress
        1.2.1 Summary of roll reduction development trend
        1.2.2 Summary of roll reduction devices
        1.2.3 Summary of fin roll reduction control methods
    1.3 Research objectives and significance
    1.4 Main research ideas
Chapter 2 Basic Knowledge
    2.1 Force analysis of ship roll motion
        2.1.1 Restoring moment
        2.1.2 Damping moment
        2.1.3 Inertia moment
        2.1.4 Wave moment
        2.1.5 Straightening moment
    2.2 Mathematical model of ship linear roll motion
    2.3 Mathematical model of ship nonlinear roll motion
    2.4 Model of wave disturbance
    2.5 Introducing recurrent neural network
    2.6 Conclusion of the chapter
Chapter 3 Linear Quadratic Gaussian Controller Design for Fin Stabilizer System
    3.1 Problem description
    3.2 LQG control system design
    3.3 Simulation results
    3.4 Conclusion of the chapter
Chapter 4 Model Predictive Control for Fin Stabilizer System Based on Recurrent NeuralNetwork
    4.1 Problem description
    4.2 Control system design
        4.2.1 Feedback linearization
        4.2.2 Model predictive control design
    4.3 Simulation results
    4.4 Conclusion of the chapter
Chapter 5 Sliding Mode Controller Design for Fin Stabilizer System with PID SlidingSurface
    5.1 Problem description
    5.2 Sliding mode controller design and stability analysis
        5.2.1 Sliding mode controller design
        5.2.2 Sliding mode controller design with PID sliding surface
    5.3 Simulation results
    5.4 Conclusion of the chapter
Chapter 6 Online Optimal Controller Design for Nonlinear Fin Stabilizer System viatime-Based ADP Algorithm
    6.1 Problem description
    6.2 Online optimal controller design based ADP algorithm
        6.2.1 Model network for unknown ship nonlinear fin stabilizer system
        6.2.2 Critic network
        6.2.3 Action network
    6.3 Simulation results
    6.4 Conclusion of the chapter
Chapter 7 Conclusions and Outlook
    7.1 Conclusions
    7.2 Outlook
References
Author's Resume and Scientific Research Achievements duringDoctoral Degree Study
Acknowledgements


【參考文獻】：
期刊論文
[1]自適應動態(tài)規(guī)劃綜述[J]. 張化光,張欣,羅艷紅,楊珺.  自動化學報. 2013(04)
[2]減搖鰭神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)研究[J]. 康天增,羅德紅,嚴鳳祥,牛遠振.  船舶工程. 2012(S2)
[3]基于非線性干擾觀測器的減搖鰭滑模反演控制[J]. 張元濤,石為人,邱明伯.  控制與決策. 2010(08)
[4]船舶舵鰭聯(lián)合控制的綜述[J]. 王新屏,張顯庫,關(guān)巍.  中國航海. 2009(02)
[5]基于Matlab的不規(guī)則海浪三維仿真[J]. 李暉,郭晨,李曉方.  系統(tǒng)仿真學報. 2003(07)
[6]船舶減搖鰭系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)自適應魯棒控制[J]. 楊鹽生.  大連海事大學學報. 2000(04)
[7]艦船減搖裝置[J]. 孟克勤.  機電設(shè)備. 2000(03)
[8]船舶減搖鰭不確定非線性系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)魯棒控制[J]. 楊鹽生,賈欣樂.  中國造船. 1998(03)
[9]我國減搖鰭裝置的發(fā)展和一些設(shè)計問題[J]. 孟克勤.  機電設(shè)備. 1995(05)
[10]減搖鰭變參數(shù)PID控制器的設(shè)計[J]. 金鴻章,谷云彪,汪濱琦,候興凱.  船舶工程. 1994(04)

博士論文
[1]可控被動式減搖水艙特性研究及實驗驗證[D]. 張松濤.哈爾濱工程大學 2013
[2]基于升力反饋的全航速減搖鰭研究[D]. 宋吉廣.哈爾濱工程大學 2012
[3]不確定非線性系統(tǒng)的自適應滑�？刂萍皯醚芯縖D]. 張元濤.重慶大學 2011
[4]減搖鰭的動態(tài)水動力特性及電伺服系統(tǒng)研究[D]. 姚緒梁.哈爾濱工程大學 2005
[5]船舶減搖水艙試驗裝置理論及試驗研究[D]. 曲家文.哈爾濱工程大學 2003

碩士論文
[1]船舶橫搖運動仿真及減搖鰭系統(tǒng)控制研究[D]. 關(guān)曉光.大連海事大學 2007



本文編號：3281702