基于自抗擾控制的船舶橫搖控制研究.pdf

1、隨著全球航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，船舶的安全性和穩(wěn)定性越來(lái)越受到人們的關(guān)注。由于在海洋上會(huì)經(jīng)常遇到到風(fēng)、浪、流的外界干擾影響，在海面上航行的船舶在外界作用力的影響下會(huì)在各個(gè)方向上產(chǎn)生搖蕩運(yùn)動(dòng)，船舶的搖蕩會(huì)嚴(yán)重影響船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使航速降低，同時(shí)由于搖蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)使船員的身體機(jī)能受到影響，降低了船員的工作效率，在嚴(yán)重?fù)u蕩時(shí)還會(huì)致使船舶傾覆沉沒，在各種海難事故中多數(shù)是由于劇烈的橫搖運(yùn)動(dòng)造成的。因此，研究船舶對(duì)海浪的橫搖響應(yīng)，尋求減小船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的

2、措施，對(duì)提高船舶航行的穩(wěn)定性、保證通航的安全性以及設(shè)計(jì)船舶控制系統(tǒng)有著非常重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值，同時(shí)也是當(dāng)前船舶技術(shù)朝著自動(dòng)化方向發(fā)展的必然要求。
　　本文結(jié)合船舶橫搖的非線性特性，基于減搖鰭，利用自抗擾控制算法進(jìn)行控制，以達(dá)到控制船舶橫搖的目的。主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)基于海浪譜的相關(guān)研究，分析長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪的特性，建立其數(shù)學(xué)模型和波傾角模型并通過(guò)MATLAB進(jìn)行仿真，然后建立船舶的搖蕩坐標(biāo)系，并分析船舶

3、的受力情況，基于此建立船舶的非線性和線性橫搖數(shù)學(xué)模型，并對(duì)船舶進(jìn)行開環(huán)控制仿真。
　　(2)系統(tǒng)分析了減搖鰭的工作原理和系統(tǒng)組成，得到了減搖鰭的各個(gè)組成系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，根據(jù)實(shí)船數(shù)據(jù)，建立減搖鰭的PID控制系統(tǒng)并仿真，得到了PID控制下的仿真曲線，分析得出PID控制的效果和優(yōu)缺點(diǎn)。
　　(3)系統(tǒng)闡述了自抗擾控制的原理和組成結(jié)構(gòu)，基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器建立減搖鰭的自抗擾控制系統(tǒng)。利用MATLAB針對(duì)不同的海況進(jìn)行系統(tǒng)的Simuli