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基于VPT的船舶两自由度仿真平台建模与控制研究
| 论文题名： | 基于VPT的船舶两自由度仿真平台建模与控制研究 |
| 关键词： | 船舶运动;仿真平台;两自由度;虚拟样机;PID控制;模糊控制;虚拟样机技术 |
| 摘要： | 船舶航行过程中,受横摇和纵摇运动影响最为严重,对船舶横摇、纵摇运动的模拟和控制有着重大的意义。本文基于虚拟样机技术(VPT,VirtualPrototypeTechnology),旨在设计建立船舶两自由度仿真平台,模拟船舶在实际海况中的横摇和纵摇运动,为横摇、纵摇控制和建立实物平台提供依据,以缩短开发周期,降低试验成本。 船舶的横摇和纵摇运动主要是由海浪扰动引起的,建立海浪模型成为首要工作,长风波海浪模型可以通过谱分析法获得。根据对船舶摇荡运动的分析,建立以波倾角为输入量,船舶横摇、纵摇角为输出量的船舶横摇、纵摇运动模型。 本文根据实际航行中,船舶的横摇、纵摇情况,建立了船舶两自由度仿真平台的机械模型,通过设计合理的几何模型和连接,添加约束和驱动,使得船舶运动仿真平台达到实际摇荡运动指标,并且验证模型的运动性能良好;建立了虚拟样机液压系统模型,以液压系统作为船舶运动仿真平台的驱动,通过控制液压缸驱动杆的伸缩来实现船舶的横摇和纵摇运动。 最后,在Matlab中建立了PID和模糊控制模块,进行ADAMS和Matlab的联合仿真。通过ADAMS反解运算,将船舶运动姿态输入转化为液压缸伸缩长度输入,进而控制船舶两自由度仿真平台的运动,获得期望的船舶横摇、纵摇运动。 仿真结果表明,船舶运动仿真平台样机模型设计合理,各个机构间不发生干涉,能够模拟给定的船舶横摇、纵摇运动;模糊控制器的控制效果优于PID控制器的控制效果。 |
| 作者： | 王崇 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 李晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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