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船舶姿态运动控制平台设计——船舶层设计
| 论文题名： | 船舶姿态运动控制平台设计——船舶层设计 |
| 关键词： | 船舶减摇;摇摆运动;姿态响应控制;施密斯预估控制;模拟实验;船舶层设计 |
| 摘要： | 船舶在海面上航行，由于海浪等海洋环境因素的干扰，会造成船舶行驶过程的各种摇摆运动，而大量摇摆运动会对船舶的安全行驶带来负面的影响，如何保持船舶行驶过程中的平稳性即船舶减摇，显得越来越重要。为了研究船舶在海浪的扰动作用下的姿态响应控制，研制了一种在实验室条件下可以模拟在海浪扰动下的船舶姿态运动的实验装置，称为船舶姿态运动控制平台。 船舶姿态运动控制平台是一种半实物仿真的实验装置，包括三维旋转机械架构试验台、模型计算机、液压机构以及方位角度传感器等。三维旋转机械架构试验台包括海浪层和船舶层，可以模拟船舶和海浪三自由度方向上的旋转运动，包括首摇、横摇、纵摇。海浪层位于船舶层之下，海浪层的旋转运动对船舶姿态运动造成干扰。船舶姿态运动控制平台能够反映船舶姿态运动的实际运行状态，对实验结果更有说服力。 本文的主要工作是完成控制平台的船舶层建设，在海浪的随机扰动作用下，船舶闭环控制系统如何能够抑制海浪对船舶的影响，按照预定的姿态运行。首先介绍船舶控制平台的基本组成及工作原理;其次，建立了海浪随机干扰力矩和响应型船舶数学模型;最后通过海浪模型计算机输入海浪随机扰动，船舶模型计算机输入船舶预定姿态，然后由传感器将船舶的姿态信息输入到船舶模型计算机中，经控制器输出，发出控制指令，抵消海浪扰动对船舶的影响，使船舶能够保持在预定的姿态。 本文在船舶姿态运动闭环系统中首先采用的控制算法为PID控制;由于系统存在纯滞后，很容易产生超调或者震荡，因此又采用了PID控制与施密斯预估控制相结合的控制算法。通过试验平台来验证这两种算法，从而比较两者的控制性能。结果表明:加入施密斯预估控制后，能够获得更好的系统性能。 |
| 作者： | 刘强 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 杨承恩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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