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原文传递减摇鳍数字模拟仿真系统设计

论文题名：	减摇鳍数字模拟仿真系统设计
关键词：	减摇鳍装置;遗传算法;模拟仿真;PID控制;船舶航行
摘要：	减摇鳍作为一种有效的减小船舶横摇的装置,被广泛应用在军船和民船中。它可以有效的增加船舶航行的安全性和船员的舒适度。　　减摇鳍数字模拟仿真系统对于减摇鳍控制系统,尤其是其控制算法的研究,是一个不可缺少的重要工具。在实验室环境下,它不仅可以作为一个分系统为其它系统实时提供船舶减摇的相关信息,而且可提供通过调用遗传算法来优化控制参数的功能模块和船舶减摇的图形信息,使得研究人员可以高效的调试控制参数、方便的观察减摇效果,让减摇鳍系统工作在最佳状态。更重要的是,对于随机变化的海况,它具有在线实时整定控制参数的功能。　　本文首先对作为减摇鳍系统扰动输入的海浪波倾角进行了建模与仿真,对船舶横摇运动进行了建模。然后详细介绍了减摇鳍控制系统各个环节的功能和原理,依据减摇鳍控制系统组成原理,在.NET编译环境下,利用C＃语言建立了减摇鳍数字模拟仿真系统。对仿真系统的主要功能模块及其原理作了详细介绍,提出了根据船舶运动状态(横摇周期)的变化来实时更新系统控制参数的想法,从而实现了仿真系统在线实时整定控制参数的功能,对仿真系统的各个程序模块的实现原理进行了分析和说明。仿真系统的参数优化模块的功能是通过调用遗传算法来实现的,所以为了提高遗传算法的性能,对其进行了改进,利用了改进的遗传算法对减摇鳍系统的控制参数进行了整定,并利用整定结果在Matlab平台上对减摇鳍闭环控制系统进行了仿真,仿真结果证明了本文对标准遗传算法改进的有效性。利用同样的仿真参数,通过仿真系统再次对减摇鳍闭环系统进行了仿真,通过计算和比较从两个平台上获得的仿真结果,验证了本文设计的仿真系统的准确度,即符合设计要求。最后,对仿真系统的主要功能进行了测试,并对控制参数自整定功能进行了改善。在测试过程中,仿真系统运行良好,可以动态的输出横摇角和鳍角曲线,各个功能都可以成功实现。
作者：	朱金恒
专业：	控制理论与控制工程
导师：	梁利华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文