船舶橫向運動狀態(tài)估計及控制研究.pdf

1、船舶利用航向舵減搖是近些年發(fā)展起來的一種新型的減搖技術(shù).它的造價低,體積適宜,占空間小,使用維修方便,不僅可以在大中型的民船上應(yīng)用,又便于對沒有配備減搖控制裝置的現(xiàn)役艦船進行加裝改造受到船舶工業(yè)界關(guān)注.因此它有著極其廣闊的應(yīng)用前景.本文應(yīng)用卡爾曼濾波和隨機多變量最優(yōu)控制理論對已知的船舶模型首先進行狀態(tài)估計,然后再應(yīng)用隨機最優(yōu)控制來操縱航向舵以達到減搖的目的.由于隨機海浪對船舶的擾動力和擾動力矩是平穩(wěn)隨機過程,它是一種有色噪聲,而經(jīng)典卡爾

2、曼濾波要求系統(tǒng)的干擾是白噪聲.因此,一方面可以將有色噪聲的干擾力和干擾力矩作為白噪聲直接應(yīng)用卡爾曼濾波對船舶進行狀態(tài)估計,然后,再利用隨機最優(yōu)控制理論控制航向舵,稱該方法為次優(yōu)隨機控制.另一方面,可以通過海浪干擾成形濾波器,對海浪干擾進行有理建模,然后引入白噪聲作為新系統(tǒng)的輸入,進行系統(tǒng)擴展,再應(yīng)用卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計,最后應(yīng)用隨機最優(yōu)控制理論控制航向舵進行減搖,稱該方法為最優(yōu)隨機控制.本文還采用了參數(shù)自整定模糊PID控制策略來實現(xiàn)船