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原文传递全垫升气垫船航迹控制方法研究

论文题名：	全垫升气垫船航迹控制方法研究
关键词：	全垫升气垫船;航向控制器;滑模变结构;航迹规划;操纵特性
摘要：	全垫升气垫船作为一类高性能水面船舶，被广泛应用在民用和军事领域。由于气垫船靠静升压力支撑悬浮水面航行的特征，使其航行速度快，具有水陆两栖性，高耐波性等特点。　　然而气垫船悬浮水面航行的特性使船体缺少水下回转的部件，在操纵船体回转时容易产生侧滑、甩尾，可能导致倾覆的危险。气垫船对外界扰动比较敏感，在有风干扰下气垫船容易侧漏，横倾严重，产生埋首等危险状况。这些问题突显出气垫船操纵性差，对其进行很好的控制比较困难。为应对此问题，国内外专家对气垫船综合驾控系统展开研究，目的是使气垫船能够自动进行航行控制，减轻驾驶员操作负担，增强航行安全性。为了使气垫船安全快速的到达目的地节省能源，本文对全垫升气垫船的航迹控制方法进行了研究。　　本文以某全垫升气垫船作为研究对象，采用间接控制的方法对气垫船进行航迹控制，主要工作包括：　　首先，针对某全垫升气垫船的实验数据，对各个模块分别进行数学模型的建立，然后通过牛顿定率对各个模块的力及力矩进行整合，最终完成全垫升气垫船4自由度运动数学模型的建立。　　其次，对气垫船所建模型进行仿真验证，并在有风和无风的条件下进行直航、回转、Z形操纵特性分析，仿真航行特性符合实船航行特性。　　再次，对无模型自适应控制理论做了详细介绍，并简单介绍了滑模控制理论。利用无模型自适应控制理论设计了航迹引导器，利用滑模变结构理论设计了气垫船航向控制器，并与用PID算法设计的航迹引导器进行了仿真对比。　　最后，为了改善航迹控制精度和控制过程中参数的性能，把追踪微分器引入到无模型自适应航迹引导器中，把扰动观测器和非奇异终端滑模控制相结合设计了航向控制器。并与传统滑模控制器进行了仿真对比得出改进后的航迹控制效果更好。
作者：	张坦
专业：	控制科学与工程
导师：	丁福光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文