船舶舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)的無模型控制策略研究.pdf

1、船舶在航行過程中，受到風浪等海洋環(huán)境因素的干擾，會發(fā)生橫搖、橫蕩、艏搖、縱蕩等運動。劇烈的搖蕩運動會嚴重影響船舶航行時的穩(wěn)定性和安全性;船舶舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)就是在確保航向控制精度的同時能夠通過控制減搖鰭來實現(xiàn)有效地減搖，進而提高船舶在海上航行時的穩(wěn)定性、安全性和舒適性等。
　　本文重點研究四自由度的船舶運動數(shù)學模型的建立，以及船舶舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)的無模型控制策略設(shè)計。
　　首先，根據(jù)牛頓動力學的動量定理與動量矩定理，建立了四自由

2、度的船舶運動非線性數(shù)學模型并對其進行了回旋試驗和Z形操縱試驗仿真，與相關(guān)文獻給出的數(shù)據(jù)及船舶操縱性標準進行對比分析，證明了本文所建船模的正確性和可靠性。
　　然后，根據(jù)Conolly船舶橫搖線性數(shù)學模型，設(shè)計了無模型自適應(yīng)(MFAC)減搖控制器，并通過仿真研究，表明MFAC在低頻海浪擾動下對比PID控制器，具備了更強的魯棒性;在舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)中，針對非自衡的航向系統(tǒng)設(shè)計了經(jīng)過鎮(zhèn)定器內(nèi)回路反饋的改進MFAC航向控制器和非線性橫搖運動系

3、統(tǒng)的MFAC減搖控制器，在保證船舶航向控制精度的同時能夠有效的減搖，并進行了仿真研究。MFAC策略與PID控制策略相比，具備可調(diào)參數(shù)少，參數(shù)調(diào)節(jié)簡單，實現(xiàn)更方便等優(yōu)點，而且根據(jù)仿真結(jié)果分析，MFAC在航向控制中表現(xiàn)出更強的自適應(yīng)能力;在高海況下，MFAC在減搖控制中表現(xiàn)出更強的魯棒性和適應(yīng)性。
　　最后，對船舶橫搖線性數(shù)學模型進行自抗擾(ADRC)減搖控制器設(shè)計與仿真研究，結(jié)果表明，該控制器下的減搖效果優(yōu)于PID。在此基礎(chǔ)上，針對