基于T-S模型的舵減橫搖控制方法的研究.pdf

1、如何更好的減小船舶橫搖已經(jīng)是現(xiàn)代船舶運(yùn)動控制領(lǐng)域中一個非常重要的研究課題。由于在海面上船舶會受到各種因素的干擾，比如海風(fēng)、海浪等，船舶運(yùn)動就會變得非常復(fù)雜，一般產(chǎn)生六個自由度擺蕩運(yùn)動。在極其不好的海況條件下，船舶在海上運(yùn)行和工作會產(chǎn)生巨大的安全威脅。舵減橫搖裝置作為一種較新的減搖裝置，由于不像減搖鰭減搖水艙的建造成本高，占用體積大，相反卻能降低減搖的成本，減小占用船體空間等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外的專家學(xué)者已經(jīng)在該項(xiàng)技術(shù)上進(jìn)行了大量的研究，并且已經(jīng)

2、在某些艦船上進(jìn)行了安裝應(yīng)用。舵減橫搖技術(shù)應(yīng)用到船舶系統(tǒng)當(dāng)中，已經(jīng)獲得了較好的效果，在保證船舶上的設(shè)備正常工作的同時，還改善了人們在船舶上的適應(yīng)性和安全性。
　　本文首先根據(jù)船舶在復(fù)雜海況下的運(yùn)動特性及受力情況，對舵減橫搖系統(tǒng)進(jìn)行了分析，建立非線性的船舶模型，并對海浪干擾力和干擾力矩進(jìn)行了建模仿真。然后對舵減橫搖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的PID控制器，在MATLAB中對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。在PID控制器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合T-S模糊理論，給

3、出了T-S模糊PID控制器的設(shè)計(jì)方法，并且進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，取得了比較滿意的減搖效果。基于T-S模型的模糊PID控制器正是利用T-S模型的優(yōu)勢，它實(shí)際上是一種非線性的控制器，但是在局部采用的是線性PID控制。因此利用線性設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)非線性的控制。
　　針對船舶非線性橫向運(yùn)動方程參數(shù)不確定性和舵機(jī)幅值飽和問題，基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型，設(shè)計(jì)出了一類考慮輸入限制的T-S模糊控制器。為了達(dá)到更好的減搖效果，設(shè)計(jì)了一類

4、考慮輸出限制的T-S模糊控制器。利用并行分布補(bǔ)償法（PDC）設(shè)計(jì)船舶舵減橫搖控制系統(tǒng)的T-S模型的模糊控制器?；贚yapunov穩(wěn)定性理論，證明給出了閉環(huán)T-S模糊控制系統(tǒng)在全局漸進(jìn)穩(wěn)定的條件。在此基礎(chǔ)上，提出了帶有輸入限制和輸出限制的線性矩陣不等式（LMI）條件。將控制器輸入限制約束條件和輸出限制的約束條件分別連同基于 Lyapunov穩(wěn)定性條件一起，轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式（LMI）可行性問題，根據(jù)求解線性矩陣不等式(LMI)的優(yōu)化方