船舶陀螺減搖裝置設(shè)計(jì)及控制研究.pdf

1、在隨機(jī)海面上航行船舶的橫搖會(huì)影響船舶的適航性、安全性、船上設(shè)備的正常工作以及乘員的舒適性;對(duì)軍艦而言,船舶的劇烈橫搖嚴(yán)重影響其戰(zhàn)斗力。長期以來,為抑制船舶的橫搖學(xué)界和業(yè)界作出了不懈努力。本文的研究工作是國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05056—003)的一部分,其主要目的即是為實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)動(dòng)監(jiān)測和有效的船舶橫搖抑制。
　　論文首先綜述船用陀螺減搖裝置設(shè)計(jì)和控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。針對(duì)實(shí)際工程船舶建立其在隨機(jī)海浪中的非線性動(dòng)力學(xué)模型。為實(shí)

2、現(xiàn)船舶減搖,設(shè)計(jì)了陀螺減搖裝置的結(jié)構(gòu)和工作方式并建立其數(shù)學(xué)模型。
　　為有效控制陀螺減搖裝置,需要精確測量一般海況下船舶6自由度運(yùn)動(dòng)量,采用6個(gè)加速度傳感器和3個(gè)角速率傳感器,設(shè)計(jì)一種測量方法,同時(shí)給出在慣性測量領(lǐng)域非常重要的二次積分FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法。通過頻域傳遞函數(shù)和精度函數(shù),研究了此濾波器的一些基本特點(diǎn),并根據(jù)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)做出此濾波器有效性評(píng)估。
　　控制律設(shè)計(jì)是船舶陀螺減搖的關(guān)鍵。根據(jù)不規(guī)則波浪中陀螺減搖裝置

3、和船舶的聯(lián)合動(dòng)力學(xué)模型,提出變?cè)鲆婵刂坡煽刂仆勇轀p搖裝置進(jìn)動(dòng),以產(chǎn)生期望的控制力矩,達(dá)到有效抑制船舶橫搖的目的。以某船為研究對(duì)象,研究所設(shè)計(jì)的減搖裝置在不同海況下的橫搖抑制效果。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的減搖裝置能有效抑制船舶非線性橫搖。
　　為達(dá)到更好的減搖效果,并充分考慮船舶橫搖模型,陀螺減搖裝置自身的強(qiáng)烈非線性以及波浪的隨機(jī)性,提出一種基于輸入輸出線性化方法和反步法的L2增益控制器。在控制律中引入陀螺進(jìn)動(dòng)恢復(fù)力矩項(xiàng),將其進(jìn)動(dòng)角約