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大型双桨双舵船舶操纵自抗扰控制研究
| 论文题名： | 大型双桨双舵船舶操纵自抗扰控制研究 |
| 关键词： | 双桨双舵船舶;操纵性;数学模型;仿真分析;自抗扰控制 |
| 摘要： | 以近年来出现的双螺旋桨双舵Triple E超大型双桨双舵集装箱船舶为研究对象，本文对其操纵运动数学模型建立、操纵性仿真分析和改进型自抗扰控制技术应用等进行了系统的研究。完成了以下研究工作。 (1)以Triple E超大型双桨双舵集装箱船为研究对象，基于MMG建模机理，分析了船体、双桨和双舵的作用力及其相互干扰因素，考虑了风流的影响，建立适用于双桨双舵船舶的三自由度船舶操纵运动数学模型。对船舶数学模型进行旋回试验和Z形试验计算，验证了所建模型的有效性。针对两螺旋桨在转速相同和转速不同的几种工况，研究分析船舶的操纵性，从仿真结果可以得出双桨双舵船舶具有更灵活的操纵性。 (2)本文研究大型双桨双舵船舶的操纵控制问题，将自抗控制技术应用到双桨双舵船舶航向控制器设计中。根据自抗扰控制的基本原理，作者设计了线性自抗扰航向控制器和非线性自抗扰航向控制器，并分别在理想海况下和有干扰海况下进行仿真实验。仿真结果表明，这两种自抗扰控制器都可以对航向实现有效的控制。 (3)针对上述常规自抗扰控制器的精度问题，利用模糊控制算法优化自抗扰控制器参数，设计出模糊线性自抗扰控制器和模糊非线性自抗扰控制器，并进行仿真实验。模糊优化参数自抗扰控制器的控制效果明显优于常规自抗扰控制器，响应速度更快，控制精度更高，且具有较强的鲁棒性。针对尺度、排水量等存在明显差异的双桨双舵船舶被控对象，作者还将所设计的控制器应用在一条尺度较小的救助船，仿真计算结果表明，该控制器可以实现对不同船舶对象的有效控制，具有良好的适应性。 |
| 作者： | 王德民 |
| 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： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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