船舶航跡控制技術(shù)研究.pdf

1、本論文主要對(duì)船舶航跡控制系統(tǒng)展開(kāi)研究。船舶是借助螺旋槳的推力和舵力來(lái)保持或改變航向和航速的。用于船舶操縱的自動(dòng)舵是船舶控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備,其性能直接影響著船舶航行的操縱性和經(jīng)濟(jì)性,它與船舶航行安全、能源節(jié)約密切相關(guān),很多專家學(xué)者在這一領(lǐng)域進(jìn)行著深入的研究。因此操舵系統(tǒng)是一個(gè)重要的控制系統(tǒng)。
　　 航跡控制對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間航行的船舶來(lái)說(shuō)是十分必要的。本文結(jié)合國(guó)家計(jì)劃內(nèi)項(xiàng)目的相關(guān)課題,主要研究了直接式航跡控制系統(tǒng)。論文首先簡(jiǎn)要介

2、紹了間接式與直接式航跡控制的設(shè)計(jì)方案,分析了航跡規(guī)劃的主要功能,針對(duì)墨卡托海圖上的恒向線航法,研究了衛(wèi)星導(dǎo)航船位推算、方位和航程的計(jì)算、航跡偏差計(jì)算、航跡偏差計(jì)算中參考點(diǎn)的選取以及航跡偏差形成的一般方法和解析方法。
　　 船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性直接影響著航跡控制系統(tǒng)的精度。并且由于風(fēng)、流、海浪對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生直接影響,因此論文在建立了船舶非線性與線性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,對(duì)風(fēng)、流、海浪的干擾也進(jìn)行了建模,并對(duì)海浪干擾力(力矩)

3、進(jìn)行了仿真分析。因?yàn)榇皩?dǎo)航系統(tǒng)的定位精度與航跡控制系統(tǒng)的精度密切相關(guān),所以論文在分析了各種單一導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用卡爾曼濾波技術(shù)對(duì)GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了建模與仿真研究。仿真結(jié)果表明,組合導(dǎo)航系統(tǒng)誤差振動(dòng)幅度小,定位精度高,能夠滿足船舶航跡控制的精度要求。
　　 直接式航跡控制與航向控制是密切相關(guān)的,因此本文在搭建了直接式航跡控制系統(tǒng)Simulink仿真框圖的基礎(chǔ)上,對(duì)數(shù)字PID航向自動(dòng)舵進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真分析,仿真