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高海情下船舶减摇鳍智能控制系统研究
| 论文题名： | 高海情下船舶减摇鳍智能控制系统研究 |
| 关键词： | 减摇鳍;电液伺服系统;模糊控制;遗传算法;鳍/翼鳍 |
| 摘要： | 减摇鳍是船舶主动减横摇的特种装置。高海情下，船舶横摇运动剧烈导致系统的非线性严重，运用实船海试研究减摇鳍系统的性能，存在减摇鳍损坏和船舶倾覆的可能，是高成本、高危险的。基于此，本文通过计算机仿真，复现高海情下船舶的横摇非线性运行工况，解决无法采用实船海试的矛盾。同时分析存在的问题，尝试运用智能方法对控制器进行改进。对鳍/翼鳍的结构和性能进行研究，并代替单体鳍进行对比仿真研究。 首先，根据减摇鳍电液伺服系统的组成，分析逐个环节的结构以及非线性因素，建立非线性模型。建立船舶横摇非线性模型和单体鳍的水动力系数模型。对鳍/翼鳍水动力系数图谱进行数据平滑，采用最小二乘法对回归方程进行拟合，建立鳍/翼鳍水动力系数计算模型。研究随机海浪仿真方法，建立船舶减摇鳍系统非线性仿真模型。 其次，设计GA—FC控制器改善PID控制器适应性差的问题。分析仿真精度不高的原因，提出变期望精度控制的思想，遵循结构简单，易于工程实现原则，设计了GA—FC PID复合控制器。 然后，提出从鳍片自身结构方面改进减摇性能的方法。运用鳍/翼鳍代替单体鳍以便产生更大的横摇扶正力矩。 最后，在多种海情不同遭遇浪向角下进行仿真，给出了3种控制方式，2种鳍的仿真曲线和统计结果，并进行对比研究。结果表明，GA—FC PID复合控制器具有更好的控制精度和鲁棒性。鳍/翼鳍减摇鳍的减摇效果是单体鳍减摇鳍减摇效果的1.2～1.5倍，是提高船舶减横摇效果的有效方式。 |
| 作者： | 李高云 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 刘胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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