原文传递
不同海情下的大型船舶航向、航迹控制方法研究
| 论文题名： | 不同海情下的大型船舶航向、航迹控制方法研究 |
| 关键词： | 船舶航向;航迹控制;回转特性;三自由度操纵;运动数学模型;稳定性分析 |
| 摘要： | 本文建立了大型水面船三自由度操纵运动数学模型，以及风干扰数学模型、二阶波浪干扰数学模型和均匀定常流干扰数学模型。分别对静水中和风浪流干扰下的大型水面船的回转特性和航向不稳定性进行了仿真研究。在以上研究的基础上，将传统PID控制理论与遗传算法相结合，设计了基于遗传算法离线整定PID航向控制器和基于自适应遗传算法在线整定的PID航向控制器，最后进行了航迹控制器的设计，对不同海情下的航向、航迹控制进行了仿真研究。本文的研究内容及成果如下: 1、在静水中，给定不同的命令舵角进行回转性试验，仿真结果表明，所建立的大型水面船三自由度操纵性数学模型是合理有效的，船舶最终进入定常回转运动，且所给命令舵角越大，回转直径越小。 2、船舶在风、浪、流中作右舵回转运动，不同大小的风、浪、流对于船舶回转影响不同，风、浪、流越强烈，对回转轨迹影响越大。 3、讨论并验证了某大型水面船的航向不稳定性。对于运动不稳定的船舶，加上瞬间外干扰后，航向偏离越来越大。纵向速度u，横向速度v，回转角速度r以及各方向的外力均产生瞬间阶越响应，而后稳定在某一常值上，最终在流体动力的作用下船舶将进入某个定常回转状态。 4、针对传统PID控制不能对外界环境变化做出及时反映，整定往往是靠操作人员的经验来调整，难以满足控制要求这一缺陷，设计了基于遗传算法的离线整定PID控制器和基于自适应遗传算法在线整定的PID航向控制器。仿真试验表明，这种自动舵响应快，无超调，上升快，鲁棒性好，具有较好的航向保持和变化能力。 5、研究了航迹控制方法，并对船舶航迹进行跟踪，由仿真结果可见，设计的航迹跟踪系统能够较好地进行航迹控制，舵角响应速度快且平稳，航向变化平滑，无较大抖动，航迹响应稳定性能好。 |
| 作者： | 高安娜 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 夏国清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
