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原文传递气垫船进坞过程控制方法研究

论文题名：	气垫船进坞过程控制方法研究
关键词：	气垫船舶;船舶操纵;进出船坞;航速控制
摘要：	气垫船是一种及快速性以及两栖性两大特性的高性能船舶。为了增强气垫船的机动性，更好的完成登陆、探雷等军事任务，大部分气垫船具有体积小，航程短等特点，因此以无法完成远距离的航行任务。一般情况下，气垫船的运输任务主要是由船坞登陆舰来完成的。因此，气垫船进坞过程控制是气垫船控制中很重要的一部分。然而，气垫船进坞大部分是靠操作人员手动完成的。由于人为操作的误差较大，容易在进坞过程中与船坞登陆舰发生碰撞导致气垫船受损。因此本文针对这种情况设计了气垫船进坞过程控制器，以达到气垫船自动准确进坞的目的。本文针对气垫船的航行特点以及操纵性，在理论研究以及仿真的层面下，设计了气垫船进坞过程控制方法。该方法主要包括三个部分，分别为：基于灰色预测以及最小二乘法拟合直线等原理设计了气垫船航迹引导策略；基于粒子群优化算法以及航迹引导策略设计出的气垫船航线对气垫船的进坞过程进行了深入研究并设计了气垫船进坞过程航迹跟踪模块；以及气垫船航速控制模块。并且对该系统的各个部分进行了仿真验证。本文将气垫船作为主要的研究对象，并且对气垫船进坞的整个过程进行了分析以及理论研究。　　本研究首先按照模块化建模的思想将气垫船分成不同的部分并对各部分分别进行建模，然后利用叠加原理将各部分的模型进行整合，最终建立了气垫船四自由度的运动数学模型。其次，介绍了气垫船进坞过程航迹引导策略的理论基础以及设计方法。该策略主要包括两个部分，分别为基于灰色预测设计了航迹引导策略中的坞载舰航迹预测模块以及基于最小二乘法拟合直线设计了航迹引导策略中的气垫船航线设定模块。最后，对该航迹引导策略进行了仿真实验，用实验数据验证该策略的可行性。再次，为了设计出进坞过程控制系统，介绍了气垫船进坞过程控制的各种理论基础。主要包括，改进的粒子群优化算法、气垫船航迹跟踪理论(包括航迹控制和航向控制)以及气垫船航速控制的理论。这些理论知识的介绍为气垫船进坞过程控制器的设计提供了理论基础。最后，根据各种控制理论以及控制方法设计了气垫船进坞过程控制器，主要包括航迹跟踪模块以及航速控制模块。本文不但对整个方法的工作流程进行描述，并且对各个模块以及整个系统进行仿真实验验证了该系统的可行性。
作者：	鲁彬
专业：	控制科学与工程
导师：	林孝工
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文