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基于多维泰勒网优化控制的舰船减摇三维仿真
| 论文题名： | 基于多维泰勒网优化控制的舰船减摇三维仿真 |
| 关键词： | 舰船减摇鳍;三维仿真;多维泰勒网;优化控制 |
| 摘要： | 舰船在海上运动时会受到各种因素的影响，从而产生直线和摇摆运动，其中横摇的影响最大。剧烈地横摇将会对船舶的适航性以及船上人员及财产的安全产生不利影响。因此为了降低横摇，减摇装置的应用必不可少，而减摇鳍是其中应用最为广泛的一种设备。为了展现基于多维泰勒网优化控制的减摇鳍系统在复杂海况干扰下达到的良好减摇效果，本文进行了减摇鳍的三维仿真的研究开发。 本文以非线性舰船模型为研究对象，提出了基于多维泰勒网优化控制的舰船减摇的控制方法，然后利用Matlab仿真数据和三维仿真技术，实现了基于多维泰勒网优化控制的船舶减摇的三维仿真，并通过对比实验和视觉感受证明多维泰勒网优化控制理论的优越性。本文的主要内容包括: 1.分析不规则波的形成，建立了海浪干扰的数学模型，同时，分析舰船的六自由度动力学模型，建立了横荡、横摇与艏摇三自由度舰船数学模型。 2.介绍并利用多维泰勒网优化控制的原理，设计了舰船减摇系统的多维泰勒网优化控制器，并且使用单纯形法对控制器参数进行优化。除此之外，本文通过设计PID优化控制器以及滑模变结构优化控制器进行对比实验，最终得到如下结论，多维泰勒网优化控制可以在大部分情况下对舰船横摇进行有效控制，滑模变结构优化控制不仅结果次之，而且需要精确机理模型，PID优化控制结果大部分情况下都不好。 3.分析三维建模实体技术，选择MultiGen Creator软件，利用纹理映射技术、实例化技术等构建船舶三维实体模型;了解Vega Prime软件并利用其构建虚拟海洋环境，然后将三维模型导入到Vega Prime中，通过该软件实现了船舶运动的实时显示功能。 4.为了进一步展现舰船的三维姿态，利用MFC对Vega Prime程序进行二次开发;为了实现数据实时传输功能，利用套接字的服务器/客户端模式进行实时数据传输;为了让用户对舰船的摇摆有个更加理性的认识，利用OpenGL实现实时数据的显示;为了增强交互性和实时感，设计人机交互界面，最终完成了船舶减摇的三维仿真系统，并且通过不同控制器下姿态的不同验证了多维泰勒网优化控制的优越性。 5.对本研究所做的工作进行总结，并对下一步工作进行展望。 |
| 作者： | 张鹏 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 严洪森 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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