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考虑波浪干扰的船舶航向自抗扰控制研究
| 论文题名： | 考虑波浪干扰的船舶航向自抗扰控制研究 |
| 关键词： | 线性自抗扰;船舶航向;保持控制;波浪干扰;参数调节 |
| 摘要： | 为解决高海况下船舶因航向保持需要而导致的频繁操舵甚至无效操舵问题，本文将对高频干扰具有较强抗扰能力且不依赖精确数学模型的线性自抗扰控制应用于船舶航向保持控制器设计，主要工作包括: 1.建立用于控制器设计的船舶运动非线性响应模型和波浪干扰模型，为航向保持控制器的仿真和验证奠定基础。 2.为合理配置观测带宽和控制器带宽取值组合，避免盲目调试，从频域分析的角度，分析在设计控制器时线性扩张状态观测器本身的滤波特性和线性自抗扰抗扰特性随控制器带宽和观测器带宽取值而变化的规律，总结出存在高频海浪干扰时，控制系统参数配置的原则和调节的过程。仿真实验验证了所取参数的合理性以及线性自抗扰应用于航向保持控制时对高频波浪干扰的一定的抑制能力，航向保持精度达到控制指标要求但是存在一定超调且操舵不够平稳。 3.为减小超调并抑制观测噪声稳定输出，引入改进跟踪微分器以避免线性扩张状态观测器峰值，从而减小超调;在线性扩张状态观测器前部输入通道引入卡尔曼滤波器将量测噪声予以滤除，以减小其扰动估计压力。对比实验结果表明改进后的方案能够使得控制器增强对波浪主值频段干扰和观测噪声的抑制能力，操舵频率和幅度减小，航向输出更加稳定，且超调减小，基本达到了预期的优化效果。 设计优化的船舶航向自抗扰控制器可以减少舵机对高频波浪干扰响应，降低舵机操舵次数，减少磨损，同时稳定航向，减小船舶航行阻力。对于节能减排，降低航行事故风险，增加行船舒适性等都具有一定的理论和实际研究价值。 |
| 作者： | 赵东兴 |
| 专业： | 航海科学与技术 |
| 导师： | 李荣辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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