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《探索船舶航速和航向控制及機(jī)槳匹配研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文船舶航速和航向控制及機(jī)槳匹配研究姓名：劉瑩申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：交通信息工程及控制指導(dǎo)教師：夏國(guó)清20090301哈爾濱’l：稃人學(xué)碩十學(xué)位論文摘要當(dāng)今港口航運(yùn)業(yè)發(fā)展相當(dāng)迅猛，海上航行船舶的數(shù)量、類型和噸位都發(fā)生了巨大的變化，相應(yīng)地對(duì)船舶的快速性、機(jī)動(dòng)性、可靠性有了更高的要求。單機(jī)單槳已經(jīng)不能滿足大型船舶操縱性要求，多機(jī)多槳能夠在不同工況下滿足要求，被越來(lái)越廣泛地采用，這就涉及到船機(jī)槳在能量轉(zhuǎn)化和傳動(dòng)過(guò)程中的匹配問(wèn)題，合理的匹配能夠提高船舶的航行效率，節(jié)省能源。本文是針對(duì)四機(jī)四槳的大型船舶進(jìn)行船機(jī)槳匹配及優(yōu)化研究。采用MMG分離式數(shù)學(xué)建模思想建立大型水面船四自由度
2、運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并分別對(duì)該模型中流體動(dòng)力和力矩、螺旋槳推力和功率、汽輪機(jī)推力和功率、作用于舵上的流體動(dòng)力和力矩、風(fēng)浪流所產(chǎn)生的干擾力和力矩進(jìn)行了分析，建模中充分考慮大型水面船的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和風(fēng)、浪、流的干擾特性。根據(jù)航速和航向控制的基本原理設(shè)計(jì)PID控制器和模糊PID控制器，在單機(jī)單槳工作時(shí)，對(duì)船舶航速、航向進(jìn)行控制，并對(duì)兩種控制器的控制效果進(jìn)行比較分析，可知模糊PID的控制效果更佳。在不同工作條件下，采用模糊PID控制器進(jìn)行船舶航速控制和航向控制，保證船舶直線航行并快速達(dá)到目標(biāo)航速。闡述船機(jī)槳匹配和外罰函數(shù)法的基本原理，研究船舶(阻力)、汽輪機(jī)、螺旋槳特性，建立船舶、螺旋槳、汽輪機(jī)匹配的優(yōu)化模型
3、，采用外罰函數(shù)法對(duì)船機(jī)槳的匹配進(jìn)行優(yōu)化，仿真結(jié)果表明螺旋槳和主機(jī)的效率和有了明顯提高，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：船機(jī)槳匹配；航速控制；航向控制；優(yōu)化；外罰函數(shù)法哈爾濱一r．稃大學(xué)碩十學(xué)位論文ABSTRACTPorttransportationsaredevelopingveryquicklynow,thenumber,sizeandtonnageofshipsarechangedwithit．Accordinglycelerity,maneuverability,securityoftheshipisrequestedhJglaly．Singleengineandsinglepropeller
4、can'tmeetmaneuverrequestoflargemarines，morepropellerswithmoreenginesCansatisfytherequestindifferentworkconditionsandareadoptedmoreandmorewidely．Itcomesdowntothequestionofmarine—engines-propellersinteractionintheprocessofenergytransformationandtransmission，reasonableinteractionCanimprovenavigationef
5、ficiencyandsaveenergySOl／ices．Thethesistakeslargemarinewithfoursteamturbinesandfourpropellersasobject,researchesontheinteractionandoptimizationofmarine—steamturbines—propellers．ThisthesisestablishedfourunrestrictedmotionmathematicalmodeloflargemarinesbasedontheMMGseparationformula,whichdiscussedand
6、analyzedthehydrodynamicforcesandmomentsofthemodel，propellerthrustandpropellertorque，thehydrodynamicforcesandmomentsactedontherudderandinterferentialforcesandmomentsproducedbywind，waveandcurrent．Themovementcharacteristicsoflargemarinesandtheeffectofwinds，wavesandcurrentswereconsideredadequatelyinthi
7、smodel．ThethesisdesignedPIDcontrollerandfuzzy-PIDcontrollerbasedonthetheoryofspeedandheadingcontrol，carriedoncontrolonspeedandheadingofthemarinewithsingleengineandsinglepropeller,thencomparedandanalyzedthec
