氣墊船特有操縱裝置在航向控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、全墊升氣墊船是一種高性能船舶,其結(jié)構(gòu)與其它船只有很大的不同,它由下面的氣墊壓力承擔(dān)船體重量,通過氣墊層使船體與水面或地面隔離。采用空氣螺旋槳推進(jìn),具有水陸兩棲性。由于全墊升氣墊船本身的特點(diǎn),使得氣墊船在操縱控制方面與其它運(yùn)載工具有很大的不同,由于沒有水下器件,因此不能像普通船舶一樣通過水下器件產(chǎn)生回轉(zhuǎn)向心力,也不能像飛機(jī)通過副翼產(chǎn)生側(cè)向的動升力來實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)。
　　 氣墊船通過空氣舵產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力,但由于船浮在水面上,船的水阻力很小,偏

2、航阻力也很小,因而在操舵時(shí)很容易產(chǎn)生側(cè)漂,船艏向角也很容易改變,但航跡卻沒有實(shí)現(xiàn)真正的回轉(zhuǎn)。在側(cè)風(fēng)作用下,氣墊船的一弦容易側(cè)漏,產(chǎn)生側(cè)漂,橫傾等,在氣墊船的航速較低時(shí),氣墊船很難控制。此時(shí)可以啟動氣墊船特有的操縱裝置來對氣墊船進(jìn)行操縱控制。本論文研究了氣墊船的特有操縱裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))在氣墊船航向控制中的應(yīng)用。氣墊船的特有操縱裝置包括旋轉(zhuǎn)噴管、螺旋槳、側(cè)風(fēng)門。利用這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)對氣墊船進(jìn)行航向控制和回轉(zhuǎn)控制。
　　 本論文以某型氣墊

3、船為對象,首先對全墊升氣墊船各個(gè)部分建模,分別建立了氣動力模型、水動力模型、螺旋槳推力模型、空氣舵力模型、側(cè)風(fēng)門力模型和旋轉(zhuǎn)噴管推力模型,最后在固定坐標(biāo)系下運(yùn)用剛體的動力學(xué)定理得到了氣墊船的運(yùn)動方程,將其轉(zhuǎn)換到適合于表達(dá)水動力的運(yùn)動坐標(biāo)系中,完成了氣墊船四自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的建立。然后進(jìn)行船模仿真試驗(yàn),用以檢驗(yàn)所建立模型的正確性。其次,研究了遺傳算法的基本理論和基于遺傳算法優(yōu)化PID控制器參數(shù)的理論與方法,并針對本文的控制目的設(shè)計(jì)了基于