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基于自抗扰控制的船舶横摇控制研究
| 论文题名： | 基于自抗扰控制的船舶横摇控制研究 |
| 关键词： | 船舶航行;横摇响应;自抗扰控制;免疫粒子群算法 |
| 摘要： | 随着全球航运事业的发展，船舶的安全性和稳定性越来越受到人们的关注。由于在海洋上会经常遇到到风、浪、流的外界干扰影响，在海面上航行的船舶在外界作用力的影响下会在各个方向上产生摇荡运动，船舶的摇荡会严重影响船舶的结构强度和稳定性，使航速降低，同时由于摇荡运动会使船员的身体机能受到影响，降低了船员的工作效率，在严重摇荡时还会致使船舶倾覆沉没，在各种海难事故中多数是由于剧烈的横摇运动造成的。因此，研究船舶对海浪的横摇响应，寻求减小船舶横摇运动的措施，对提高船舶航行的稳定性、保证通航的安全性以及设计船舶控制系统有着非常重要的理论意义和实际价值，同时也是当前船舶技术朝着自动化方向发展的必然要求。 本文结合船舶横摇的非线性特性，基于减摇鳍，利用自抗扰控制算法进行控制，以达到控制船舶横摇的目的。主要工作包括以下几个方面: (1)基于海浪谱的相关研究，分析长峰波随机海浪的特性，建立其数学模型和波倾角模型并通过MATLAB进行仿真，然后建立船舶的摇荡坐标系，并分析船舶的受力情况，基于此建立船舶的非线性和线性横摇数学模型，并对船舶进行开环控制仿真。 (2)系统分析了减摇鳍的工作原理和系统组成，得到了减摇鳍的各个组成系统的传递函数，根据实船数据，建立减摇鳍的PID控制系统并仿真，得到了PID控制下的仿真曲线，分析得出PID控制的效果和优缺点。 (3)系统阐述了自抗扰控制的原理和组成结构，基于扩张状态观测器建立减摇鳍的自抗扰控制系统。利用MATLAB针对不同的海况进行系统的Simulink仿真，得到自抗扰控制下的仿真曲线，并分析自抗扰控制的减摇效果。 (4)在优选自抗扰控制系统的参数中，针对基本粒子群的缺点，引入了人工免疫算法，得到了免疫粒子群算法，通过此算法优选控制参数，以达到最优控制的目的。 |
| 作者： | 张树豪 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李铁山 |
| 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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