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吊舱推进船舶运动数学模型与自抗扰控制研究
| 论文题名： | 吊舱推进船舶运动数学模型与自抗扰控制研究 |
| 关键词： | 吊舱推进船舶;运动数学模型;自抗扰航向控制器;吊舱推进器 |
| 摘要： | 随着船舶工程的快速发展，吊舱式推进装置广泛应用于多种类型的船舶。吊舱式推进器将电动机和螺旋桨直接相连形成独立的推进模块，是推进和操舵装置的综合体，省去了通常所使用的舵和轴系。实现螺旋桨360°旋转，极大地增加了船舶设计、建造和使用的灵活性。为了便于研究吊舱推进船舶操纵和控制，有必要建立该种船舶的运动数学模型。目前对于吊舱推进船舶的参考文献较少，本文完成的主要研究工作如下: (1)基于MMG建模思想，分别考虑了船体、吊舱推进器产生的力及力矩，船体、两个POD桨之间的相互干扰和外界风、流的干扰，建立了POD桨的组合推力和力矩的数学模型。由此建立了3自由度的吊舱推进船舶运动数学模型。 (2)研究了吊舱推进船舶的操纵性。为验证所建立模型的准确性与合理性，以采用吊舱推进器的“泰安口”轮为例，在考虑外界干扰的情况下，进行了旋回、Z形试验的仿真实验。仿真结果表明，所建立的数学模型的误差在允许范围内，精度满足要求。并与一艘传统双桨双舵船进行操纵性对比分析，进一步说明吊舱推进船舶的具有更良好的操纵性。 (3)本文探讨了吊舱船舶的航向控制问题。自抗扰控制能实时估计并补偿系统受到的内外扰动，基于自抗扰控制的原理及组成结构，设计了自抗扰航向控制器。通过在不同海况下进行仿真，将自抗扰控制器与常规PID仿真结果进行对比，验证了吊舱推进器自抗扰航向控制器的有效性。 综上所述，以“泰安口”轮验证了所建立的吊舱推进船舶运动数学模型符合工程上精度的要求，通过仿真对比分析得出所设计的航向自抗扰控制器有效。 |
| 作者： | 徐亮 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 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： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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