突變控制方法及其在船舶運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)趯?shí)際工程中所面對(duì)的控制對(duì)象的特性也變化各異、形態(tài)萬(wàn)千。尤其在航空航海工程、電力大系統(tǒng)等復(fù)雜生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的可能影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的突變現(xiàn)象，迫切需要對(duì)其進(jìn)行描述、分析以及控制。突變理論的創(chuàng)立使其成為可能，但是要進(jìn)行符合人們意識(shí)的控制，則需要結(jié)合控制理論，形成新的理論方法。本論文將致力于探索如何將突變理論同控制技術(shù)相結(jié)合，形成突變控制的方法論，探討其理論體系框架，并試探性地應(yīng)用到航海工程——船舶運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)

2、定性控制中去。
　　 突變控制理論體系的初步建立過程是在綜合和總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，體系框架主要包括突變的定義、突變控制的提出、突變控制系統(tǒng)模型、突變特性分析方法、突變控制方法、突變控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等若干方面的內(nèi)容，旨在為突變控制的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)。
　　 突變控制作為一個(gè)理論體系，固然包含正反兩個(gè)主要目標(biāo)：一是在保持系統(tǒng)原有平衡點(diǎn)不變的條件下，為系統(tǒng)建立有益的突變，稱為突變控制；二是消除或抑制系統(tǒng)中的有害突變，

3、稱為反突變控制。本文以此為主要線索，分別研究了突變建立方法和突變抑制方法，并成功應(yīng)用于船舶航行過程中的多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
　　 突變建立控制的目的是在系統(tǒng)指定位置處通過控制輸入建立需要的突變特性，主要包括靜態(tài)突變特性和動(dòng)態(tài)突變特性。針對(duì)靜態(tài)突變的主要形式，提出了靜態(tài)突變控制器的設(shè)計(jì)方法。這種方法結(jié)合靜態(tài)分叉突變的判別條件，使用待定系數(shù)法，可以設(shè)計(jì)出各種類型的靜態(tài)突變，且控制器簡(jiǎn)單易行。而對(duì)于動(dòng)態(tài)突變，由于其維數(shù)的影響，分別提出了基于

4、經(jīng)典判據(jù)的低維突變控制器和基于隱式判據(jù)的高維突變控制器，極大限度地?cái)U(kuò)展了控制技術(shù)的應(yīng)用范圍。
　　 工程實(shí)踐中大部分系統(tǒng)需要抑制可能出現(xiàn)的各種突變形態(tài)，主要原因是由于這些突變現(xiàn)象可能使系統(tǒng)失穩(wěn)，無(wú)法工作在正常狀態(tài)下。本文對(duì)典型的靜態(tài)突變、動(dòng)態(tài)突變以及分支突變現(xiàn)象進(jìn)行分析和研究，在船舶運(yùn)動(dòng)模型中加以具體分析，設(shè)計(jì)控制律，以保證抑制突變現(xiàn)象的發(fā)生。
　　 首先，對(duì)潛艇近水面波浪力擾動(dòng)下操縱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的靜態(tài)跨臨界分叉突變現(xiàn)象進(jìn)