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《船舶舵阻搖系統(tǒng)的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、哈爾濱工程大學碩士學位論文摘要船舶阻搖是船舶與海洋工程的重要課題之一。船舶運動是一個非常復雜的運動，由于受到海浪、海風及其他干擾的影響，產生六自由度運動。在惡劣的海況條件下，對艦船的海上作業(yè)造成很大的安全隱患。本文介紹了舵阻搖的基本原理，基于切片理論建立了橫蕩、橫搖與艏搖相互耦合的船舶橫向運動方程以及垂蕩與縱搖耦合的兩自由度船舶縱向運動方程。建立了海浪擾動成型濾波器，對海浪擾動力及擾動力矩進行了建模。將海浪擾動成型濾波器作為船舶運動系統(tǒng)的一部分，建立了船舶增廣運動方程。通過對舵阻搖的研究，許多研究者發(fā)現(xiàn)，船舶模型參數(shù)的不確定性成為影響舵阻搖技術的關鍵所在。本
2、文首先采用PID控制方法進行控制，在MATLAB軟件中運用simulink工具箱對其進行仿真，得到的仿真曲線結果表明在某些條件下最大能達到53％的減搖效果，同時能較好的控制航向，甚至改善航向控制，艏搖角比未減搖前有時甚至更小。由于海浪擾動力及力矩無法測量，而我們卻比較容易測得船舶的運動姿態(tài)，我們可以通過卡爾曼濾波和擴展卡爾曼濾波等方法對海浪擾動力與力矩進行估計。采用Ⅱ型舵作為減搖裝置，采用最優(yōu)控制的方法控制。由于擾動輸入模型不同，中間過程中被反饋的狀態(tài)估計結果就不同，從而分為次優(yōu)控制與最優(yōu)控制。仿真比較后發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)控制效果優(yōu)于次優(yōu)控制效果。在系統(tǒng)擴展時，擴展
3、狀態(tài)中不僅包含有系統(tǒng)狀態(tài)，還包含了隨機海浪擾動的信息，此時的擴展隨機最優(yōu)控制量包含了系統(tǒng)狀態(tài)的負反饋以及隨機海浪擾動的補償；通過理論分析和仿真結果得出，對于舵阻搖系統(tǒng)，擴展隨機最優(yōu)控制優(yōu)于經(jīng)典隨機最優(yōu)控制。結果表明舵阻搖系統(tǒng)具有很大的實用價值。關鍵詞：Ⅱ型舵；舵阻搖系統(tǒng)；PID控制；隨機最優(yōu)控制；卡爾曼濾波器哈爾濱工程大學碩士學位論文innI_ABSTRACTTheshipstabilizationisoneofanimportanttopicaboutshipandoceanstructure．Themotionofshipisaverycomplexmo
4、vement．Becauseofactionofoceanwave，windandtheotherinteractions，shippinghasmovementinsixdegrees．Inthebadseacondition，itwouldbringaboutprodigioussafehiddentroubleforship’Soperation．Itisintroducedtheprincipleofanti—rollingandanti-pitchingbyrudder．Basedonstriptheory,thispaperestablishes
5、thelatitudinalequationsoftheshippingcoupledswaying，rollingandyawing．Theshiplongitudinalmotioncoupledequationsaboutheavingandpitchingtwodegreeoffreedomisalsobuilt．Formingfilterofseadisturbanceisgiven，whichmodeledforthedisturbingforceandmomentofrandomsea．Formingfilterofseadisturbance
6、beingpartofshipmotionsystem，theshipaugmentingmotionequationsareestablished．Bystudyingrudderstabilization,manyinvestigatorfindthatthenondeterminacyofshipmodelaffecttheeffectofrudderstabilization．Firstly,usePIDcontrol，intheMATLABenvironment，simulationcurvesareobtainedbysimulinktoolbo
7、x．Fromtheresultitisshownthatundersomecircumstancetherollreductionratecallreach53％，atthesametimecontroItheheadingoftheship．Becauseitcouldnotmeasurewavedisturbanceofrealsystem，butwecouldgetshipmotionattitude，andestimatewavedisturbancebymeansoftwomethods：KalmanfilteringandextendedKalm
8、anfiltering．Using萬typerudd
