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渔政船调距桨特性分析及控制技术研究
| 论文题名： | 渔政船调距桨特性分析及控制技术研究 |
| 关键词： | 渔政船;推进系统;调距桨;运动控制 |
| 摘要： | 船舶推进系统是控制船舶运动的关键，系统性能的优劣直接影响船舶的航速、稳定性和机动性。可调螺距螺旋桨，简称调距桨，它可以根据船舶工况的变化从而调节螺旋桨的螺距，是船舶重要推进装置之一。调距桨推进系统通过联合控制方式，能够同时改变螺旋桨螺距和主机转速，进行机桨优化匹配，可以更灵活的调节航速。因此，它拥有很强的航行环境适应能力、较高的机动性和操纵性、较好的综合经济性等优点。调距桨推进系统作为船舶智能化的重要一环，主要体现在以计算机、自动化、电力电子等科学为基础的智能控制技术广泛应用于船舶推进，以精准的自动操控取代以往的手动操控，很大程度上提升船舶控制的自动化水平。在船舶实际航行过程中，调距桨各种航行参数总是随着船舶的运行状态和环境的变化而发生改变。由于船舶推进运动是一个时变、非线性和有干扰的过程，而且调距桨推进系统需要控制螺距和转速两个控制量，也使得这个系统极其复杂，引入新的研究工具和高效的研究方法显得尤其重要。 本文以300吨级渔政船为研究对象，搭建调距桨推进仿真系统，利用智能控制技术的优越性，尝试将智能算法用于船舶推进运动的控制，旨在优化推进系统的综合控制性能。文章的主要内容包括船-机-桨特性的分析、建立调距桨推进系统模型、优化控制器性能以及仿真验证系统的控制效果。 首先，介绍了调距桨推进装置各个组成部分及其控制方式，并对船舶的阻力特性，柴油机的外特性，调距桨的推进特性以及船-机-桨三者彼此之间的作用关系进行了深入的分析。 其次，根据渔政船调距桨推进系统的内部结构，建立各个组成部分的数学模型，包括柴油机子系统模型、船桨子系统模型、螺距控制子系统模型以及外界干扰模型等。使用Matlab软件平台的Simulink工具箱建立仿真模型，并将各部分拼接起来构成完整的推进系统仿真模型。 最后，设计了基于RBF神经网络的PID螺距控制器，并采用粒子群算法对模糊航速控制器进行优化，将其运用在先前建立的推进系统中。仿真验证设计的RBF-PID螺距控制器有着比传统PID螺距控制器更好的控制效果。相应地，对整个推进系统进行仿真，验证优化后模糊航速控制器在抗扰性和快速性方面均有所改善，能够有效提高渔政船的操纵性能。 |
| 作者： | 陈晓冬 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 吉明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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