基于H∞回路成形的高速船舶縱向運(yùn)動(dòng)控制.pdf_第1頁
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1、隨著科技發(fā)展和海軍裝備現(xiàn)代化的需要,船舶的快速性得到提升,同時(shí)出現(xiàn)了很多新型船舶,如雙體船、水翼艇、表面效應(yīng)船等。但是隨著航速的增加,作用在船體上的MUNK力矩會(huì)以速度的平方迅速增加,容易發(fā)生縱向失穩(wěn)和暈船率增加。目前,解決這一問題的方式是在高速船船艏和船尾分別安裝T型水翼和艉壓浪板,并且選取合適的控制算法對(duì)船舶控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)高速船的姿態(tài)控制,降低暈船率。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
  (1)論文首先介紹了高速船及其減搖裝

2、置的發(fā)展?fàn)顩r,著重對(duì)T型水翼和艉壓浪板的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行研究,最后確定將T型水翼和艉壓浪板作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
  (2)為了分析高速船的縱向搖蕩運(yùn)動(dòng)情況,必須先建立高速船的縱向運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,結(jié)合海浪仿真理論對(duì)高速船在長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪中的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行仿真;考慮到船上乘客的舒適性,分析影響暈船發(fā)生的誘因,建立暈船率模型;研究靜態(tài)T型水翼和艉壓浪板固定攻角下的減搖效果。
  (3)高速船在海洋運(yùn)動(dòng)中不但會(huì)受到波浪擾動(dòng)等不確定性因素的影

3、響,而且其控制系統(tǒng)的許多參數(shù)都存在較大的不確定性,同時(shí)動(dòng)態(tài)性能也是決定高速船運(yùn)動(dòng)性能的一個(gè)重要方面,因此在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合時(shí),充分考慮系統(tǒng)的魯棒性和動(dòng)態(tài)性能是十分重要的。但是經(jīng)典控制方法在對(duì)這類具有一定動(dòng)態(tài)性能要求的參數(shù)不確定性問題進(jìn)行綜合時(shí),不但設(shè)計(jì)過程復(fù)雜,而且容易出現(xiàn)無解的情況。為此,本文基于QFT對(duì)其縱向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制研究,建立不確定性模型,求取性能指標(biāo),進(jìn)行回路整定得出控制器。
  (4)同樣出于對(duì)高速船縱向運(yùn)動(dòng)模型的不

4、確定性考慮,本章選用H∞回路成形方法設(shè)計(jì)控制器。結(jié)合線性矩陣不等式理論,選取權(quán)函數(shù),通過H∞回路成形理論輸出反饋增益值,得到控制器。考慮到控制器階次太高會(huì)造成干擾,還需要對(duì)控制器進(jìn)行降階。
  (5)最后,在MATLAB中搭建仿真模型。分別對(duì)以下幾種情況的姿態(tài)變化進(jìn)行仿真:QFT控制器作用在雙執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制下的高速船縱向運(yùn)動(dòng)、QFT控制器作用在T型水翼單獨(dú)控制下的高速船縱向運(yùn)動(dòng)、H∞控制器作用在雙執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制下的高速船縱向運(yùn)動(dòng)和H∞

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