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船舶适航性与操纵性自航模系统设计
| 论文题名： | 船舶适航性与操纵性自航模系统设计 |
| 关键词： | 船舶适航性;船舶操纵性能;自航模型;仿真试验;模糊自适应;型线设计;速度控制器;电气控制系统;航向控制器;环境;姿态传感器;操纵性试验;最优控制;执行机构;运动模型;运动控制;信息反馈;系统设计;外形分析;通信模拟 |
| 摘要： | 船舶是一个具有多自由度,非线性严重,并且航行环境复杂的系统,因此船舶操纵性能的优良不容忽视,而且是迫切需要研究、解决的关键技术之一。本文针对船舶适航性与操纵性进行自航模系统设计,采用模糊自适应PID控制技术,并对其在自航模速度控制和航向控制的应用进行了深入的研究。 首先,根据母型船的尺寸,按照一定缩尺比,进行自航模型的型线设计和总体结构布局。同时,依据船舶推进理论和船舶操纵性理论,设计了基于推进器、舵与舵机的电气控制系统,并针对MTI姿态传感器和ZigBee技术详细阐述了信息流以及控制流程。 其次,依据流体力学理论和实际自航模型的外形分析了船体的各种水动力;建立了执行机构的数学模型;对干扰船体运动的浪流进行分析,基于MMG模型建立了自航模在浪流干扰下的四自由度运动模型。 最后,采用模糊自适应PID控制算法设计了航向控制器和速度控制器,采用模糊推理对PID的参数进行在线调整,以实现控制系统的最优控制。在VC6.0的环境下建立了模糊PID控制器的运动控制仿真环境,并基于串口通信模拟控制指令下达和信息反馈,对自航模进行了操纵性仿真实验。 仿真结果表明,本文设计的模糊自适应PID控制器具有较好的控制效果,回转仿真试验、Z形操纵仿真试验、正弦操舵仿真试验和紧急停船仿真试验均满足设计要求,为下一阶段的实物操纵性试验做了准备,并提供了理论依据。 |
| 作者： | 赵杨 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 徐玉如 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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