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船舶减摇鳍系统的智能自抗扰控制研究
| 论文题名： | 船舶减摇鳍系统的智能自抗扰控制研究 |
| 关键词： | 减摇鳍;自抗扰控制器;扩张状态观测器;神经网络 |
| 摘要： | 减摇鳍控制器是船舶减摇鳍系统的重要组成部分，对整个船舶的安全性、舒适性和稳定运行都有着非常重要的影响。当前我国装备减摇鳍的船舶规模不断扩大，对减摇鳍控制器稳定性、灵活性和控制性能提出了更高的要求。 针对上述情况，本文以船舶减摇鳍控制系统为研究对象，对不同海况下船舶的横摇运动和减摇鳍智能自抗扰控制算法做了比较深入的仿真研究。所完成的具体研究工作主要包括以下四个部分: (1)基于谱分析理论，对随机海浪进行了建模与仿真计算，以及在不同的海况下，对长峰波波倾角进行了仿真研究。根据船舶受力分析结果，结合“育鲲”号和“北海救115”轮的实船数据，建立的它们的船舶线性横摇运动模型。 (2)分析研究船舶减摇鳍控制系统原理及其结构构成部分，得到各个部分的传递函数，结合本文的研究对象“北海救115”轮实船数据，建立基于PID控制的船舶减摇鳍控制系统，得到仿真结果并与开环条件下进行比较分析，为后续研究奠定基础。 (3)基于非线性扩张状态观测器的自抗扰控制理论能够实时、迅速、准确地获得对象摄动及外扰作用的信息。通过对系统未知扰动和不确定量进行估计，并将所得到的估计量反馈到控制系统中，从而实现不确定的非线性系统的动态线性化。本文对基于自抗扰控制器的船舶减摇鳍控制系统进行了仿真研究，计算结果体现出具有较好的控制效果和精度及鲁棒性和适应性。 (4)本文根据自抗扰控制器以及其中扩张状态观测器能够对系统未知扰动的估计特性，将神经网络与其相结合，利用神经网络能够补偿控制对象的部分变化，减轻了扩张状态观测器的负担，进而获得了“鲁棒性”更强的神经网络-自抗扰控制器。仿真结果表明，建立的船舶减摇鳍神经网络自抗扰控制系统能够更好地应对复杂海况，取得了良好的减摇效果。 |
| 作者： | 魏文 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 郭晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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