船舶波浪中操縱橫搖預(yù)報及航向跟蹤控制研究

《船舶波浪中操縱橫搖預(yù)報及航向跟蹤控制研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、上海交通大學碩士學位論文船舶波浪中操縱橫搖預(yù)報及航向跟蹤控制研究碩士研究生：朱冬健學號：1120109189導師：馬寧教授副導師：顧解忡副研究員申請學位：工學碩士學科：船舶與海洋工程所在單位：船舶海洋與建筑工程學院答辯日期：2015年1月授予學位單位：上海交通大學DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterStudyonShipManeuveringandRollingPredictionandCour

2、se-KeepingControlinWavesCandidate：ZhuDongjianStudentID:1120109189Supervisor：Prof.NingMaAssistantSupervisor:Prof.XieChongGuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringNavalArchitectureandOceanSpeciality：EngineeringSchoolofNavalArchitecture，OceanAffili

3、ation：andCivilEngineeringDateofDefence：Jan,2015egree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大學碩士學位論文摘要為了海上航行的安全性和經(jīng)濟性需要，船舶在波浪中的操縱與控制一直是船舶理論界與航?？刂平绲难芯繜狳c。本文基于此研究背景分別從水動力模型和運動響應(yīng)模型兩個方面來研究船舶操縱性。水動力模型方面，利用MMG模型建立縱蕩、橫蕩、艏搖和橫搖四自由度耦合數(shù)學模型，根據(jù)統(tǒng)一理論思想在

4、操縱運動模型中加入耐波性橫搖運動并進行波浪力的建模。利用數(shù)學模型對船舶在波浪中操縱性與橫搖進行了數(shù)值模擬，同時開展了對象船模的自航模試驗進行模型驗證。結(jié)果顯示運動模型預(yù)報的操縱和橫搖結(jié)果具有可信性。驗證模型預(yù)報有效性后分析了船舶在不同工況下的操縱性能、橫搖特性及舵效，給出了波浪中操舵建議。運動響應(yīng)模型方面，利用操縱方程推導得出非線性操舵轉(zhuǎn)艏響應(yīng)模型?？紤]了航向控制中的三個難點：運動非線性；模型不確定性；機構(gòu)執(zhí)行問題。針對性地進行隨機參數(shù)攝動、干擾建模，自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計，舵機伺服系統(tǒng)及物理約束

5、濾波器的設(shè)計。采用Simulink工具箱仿真了對象船模在不同期望航向、參數(shù)攝動和外界干擾下的控制效果，結(jié)果驗證了控制器具有較好的穩(wěn)定性、自適應(yīng)性和抗干擾性，并將控制器用于不同船舶的航向控制，結(jié)果顯示其具有較好的魯棒性。I上海交通大學碩士學位論文關(guān)鍵詞:波浪中操縱，MMG模型，自航模試驗，航向跟蹤，自適應(yīng)模糊補償控制，Lyapunov穩(wěn)定性設(shè)計II上海交通大學碩士學位論文ABSTRACTShipmaneuveringinwavesanditscontrolhasalwaysbeenaresearc

6、hfocusoftheshipsailingandcontroltheoristsforthepurposeofsafetyatseaandeconomicrequirements.Thispaperpresentsresearchworkonshipmaneuverabilityfromhydrodynamicmodelandmotionresponsemodelrespectivelybasedonthisengineeringbackground.Intheaspectofhydrodyn

7、amicmodel,acoupling4-DOFshipmathematicmodelconsideringmaneuveringmotionofsway,surge,yawandrollisestablishedbasedonMMGmodel.Therollmotionofsea-keepingisaddedintothemaneuveringfunctionwiththehelpofunifiedtheory.Numericalpredictionofshipmaneuveringandro

8、llinginwavesisconductedbyaddingthewaveforceintothecouplingmodelwhenthewaveforcemodelingiscompleted.ThenumericalresultsarecomparedwithFree-runningmodeltest,whichshowsthatthemaneuverabilityandrollingresultsofthecouplingmodelarecredible.Shipmaneuveringa