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船舶减摇水舱试验台不同控制策略的比较研究
| 论文题名： | 船舶减摇水舱试验台不同控制策略的比较研究 |
| 关键词： | 船舶减摇水舱;试验台架;横摇运动;极点配置;滑模控制器;模糊控制 |
| 摘要： | 船舶在海上航行时，由于受到海浪、海风及海流等海洋环境扰动的作用，不可避免地要产生六自由度运动，即横摇、纵摇、首摇、横荡、升沉和纵荡运动。横摇运动过大不但影响船舶的航行，而且还会对船舶上的装备带来不良影响，对船上货物和人员带来不安全因素。因为船舶的横摇运动阻尼很小，横摇运动是船舶主要运动形式，在特定频率海浪干扰下的横摇运动将非常剧烈。 船舶设计师和控制工程师一直致力于研制有效的减摇装置来减小船舶的横摇运动，提高船舶的耐波性能。在众多减摇装置中，减摇水舱因其结构简单、成本低并在零航速具有减摇能力等优点被广泛应用。为降低研究和设计成本，建立减摇水舱的试验装置是对减摇水舱进行研究的重要手段。 船舶减摇水舱实验台架是二自由度系统，对于研究和设计减摇水舱有重要作用。在中国仅有少数几家单位建立减摇水舱实验台架。它可以模拟实际舰船在海浪中的运动，从而为研究减摇水舱对船舶的作用，评估其减摇效果，为设计和研究减摇水舱提供了可靠的依据。 为模拟实时海浪运动，要求控制系统具有较高的频率响应，电液伺服系统因其响应快、传递功率大等特点被作为系统的执行机构。实验台架的性能主要取决于二方面：一是电液伺服系统关键部件的选择，例如伺服放大器、执行油缸和运动传感器；二是制定合理的控制策略。对于给定实船模型，实验台架性能主要取决于控制策略。 本文通过分析减摇水舱实验台架运动特性，设计出合理的控制策略，并通过仿真验证控制器控制性能。 文中分析设计了极点配置控制器、非线性控制器和许多新型智能控制器，并将其与传统PID控制器相比较，验证控制效果。由于滑模控制对于非线性系统和外部扰动具有很强的自适应能力，本文设计了基于滑模控制的控制器。此外，基于模糊集和模糊推理的模糊控制在文中进行了详细的分析，并设计模糊控制器。 在正弦波海浪信号和随机海浪信号输入下，对控制器进行仿真。结果表明，滑模控制器和模糊控制器控制效果优于传统PID控制器。 |
| 作者： | Redhouane Abbad |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 于立君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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