發(fā)布時(shí)間：2021-11-01 03:36

　　隨著世界各國(guó)之間的貿(mào)易不斷加強(qiáng),水面船舶作為主要的交通運(yùn)輸工具,對(duì)其性能要求進(jìn)一步提高。在兩港口遠(yuǎn)距離航行時(shí)以及一些特殊場(chǎng)合作業(yè)時(shí),我們總是希望水面船只在航行時(shí)能夠抵擋住海洋干擾按照事先設(shè)置好的航向、航跡信號(hào)精準(zhǔn)行駛。因此,對(duì)船舶航向及航跡的研究控制是一項(xiàng)極具價(jià)值的課題。本文以水面船只為被控對(duì)象,采用Backstepping控制算法,設(shè)計(jì)船舶航向、航跡控制器,主要完成以下工作:1.根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及研究的側(cè)重點(diǎn)不同,從動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)建立了船舶六自由度數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為平面三自由度模型。同時(shí)為了便于航向控制研究與分析,建立了 Norrbin非線性數(shù)學(xué)模型。2.針對(duì)船舶航向非線性系統(tǒng)中存在模型參數(shù)不確定的問(wèn)題,利用自適應(yīng)技術(shù)對(duì)Backstepping算法中參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié),獲得了一種自適應(yīng)Backstepping航向跟蹤控制算法。3.在航向控制系統(tǒng)中,考慮到執(zhí)行器輸入飽和特性和模型參數(shù)不確定同時(shí)存在的情況,采用輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)和自適應(yīng)Backstepping控制算法相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)了船舶航向抗飽和魯棒控制器。4.給出一種魯棒干擾觀測(cè)器的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方法,同時(shí)考慮了系統(tǒng)的... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系與固定坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｂｏｄｙ－ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｆｒａｍｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｅａｒｔｈ－ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｆｒａｍｅ??－７?－??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???３５?｜?｜?｜??３０?－?????２５?－?／??？?２〇?／?＿??Ｅ?／??＾?１５?－?／??１０?－?－??１?■??０?１?１?１?１???０?５０?１００?１５０?２００??時(shí)間ｔ／ｓ??圖３．４航向角Ｙ變化曲線??Ｆｉｇ．?３．４?Ｓｈｉｐ?ｃｏｕｒｓｅ＾?ｃｈａｎｇｅ?ｃｕｒｖｅ??４０?１???．???３０?｜?－??２０??１０?■??ｏ?■?／Ｖ＾－??????－ｉ〇?Ｌｉ／?＞?■?■???０?５０?１００?１５０?２００??時(shí)間ｔ／ｓ??圖３．?５控制舵角５變化曲線??Ｆｉｇ．?３．５?Ｃｏｎｔｒｏｌ?ｒｕｄｄｅｒ?ａｎｇｌｅ?８?ｃｈａｎｇｅ?ｃｕｒｖｅ??－２９?－??

?基于Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ的船舶航向航跡運(yùn)動(dòng)控制???由于對(duì)參考輸入信號(hào)進(jìn)行了濾波處理，可以看到舵角在合理范圍內(nèi)變化，符合實(shí)際??中操縱情況，由于加入了干擾控制曲線出現(xiàn)小幅抖動(dòng)。上述仿真結(jié)果有效地驗(yàn)證了所設(shè)??計(jì)的控制律（３．３５）的航向保持性能。接下來(lái)，選取幅值為３０的正弦周期函數(shù)做參考輸??入信號(hào)，同樣加入海浪干擾進(jìn)行仿真驗(yàn)證，得到如下結(jié)果：??４０?＇?＇?＇??真實(shí)航??３〇?－?￣＾目標(biāo)航向??－４０??１?１?１?１???０?２００?４００?６００?８００?１０００??時(shí)間ｔ／ｓ??圖３．?６航向跟蹤曲線??Ｆｉｇ．?３．６?Ｔｈｅ?ｔｒａｃｋｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｓｈｉｐ?ｃｏｕｒｓｅ??－３０?－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于參數(shù)設(shè)計(jì)的船舶航向目標(biāo)軌跡控制器研究[J]. 牟麗莎,楊蓉松,張忠華.  艦船科學(xué)技術(shù). 2018(20)
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博士論文
[1]幾類非完整與欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制研究[D]. 黃金明.曲阜師范大學(xué) 2017
[2]具有輸入飽和的近空間飛行器魯棒控制[D]. 楊青運(yùn).南京航空航天大學(xué) 2016
[3]基于觀測(cè)器的抗干擾控制策略研究及性能評(píng)估[D]. 王璐.上海交通大學(xué) 2015
[4]欠驅(qū)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)的非線性魯棒控制研究[D]. 王巖.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[5]船舶航向運(yùn)動(dòng)非線性自適應(yīng)及優(yōu)化控制方法研究[D]. 胡忠輝.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[6]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶運(yùn)動(dòng)的非線性控制研究[D]. 孟威.大連海事大學(xué) 2012
[7]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶航向、航跡非線性魯棒控制研究[D]. 劉文江.山東大學(xué) 2012
[8]不確定非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)跟蹤控制[D]. 胡慧.湖南大學(xué) 2010
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碩士論文
[1]隨機(jī)波浪擾動(dòng)下的船舶航向運(yùn)動(dòng)控制研究[D]. 王恒家.浙江海洋大學(xué) 2019
[2]船舶航向自適應(yīng)Backstepping控制器設(shè)計(jì)與仿真[D]. 陳佳偉.大連海事大學(xué) 2018
[3]具有執(zhí)行器飽和系統(tǒng)的控制研究[D]. 董秋陽(yáng).沈陽(yáng)師范大學(xué) 2017
[4]模糊PID自動(dòng)舵的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 羅會(huì)軍.大連海事大學(xué) 2017
[5]支持向量機(jī)在船舶航向控制中的應(yīng)用研究[D]. 張資林.吉林大學(xué) 2016
[6]船舶運(yùn)動(dòng)飽和控制[D]. 趙明英.大連海事大學(xué) 2014
[7]基于魯棒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶航向控制研究[D]. 熊國(guó)玉.大連海事大學(xué) 2014
[8]基于反步法的欠驅(qū)動(dòng)船舶直線航跡跟蹤控制[D]. 張馨文.大連海事大學(xué) 2011
[9]船舶航向反步自適應(yīng)控制方法研究[D]. 王金朋.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[10]船舶運(yùn)動(dòng)建模與特性仿真研究[D]. 李修強(qiáng).武漢理工大學(xué) 2010



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