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船舶航速和航向控制及机桨匹配研究
| 论文题名： | 船舶航速和航向控制及机桨匹配研究 |
| 关键词： | 船舶航速;航向控制;机桨匹配;模糊PID控制 |
| 摘要： | 当今港口航运业发展相当迅猛，海上航行船舶的数量、类型和吨位都发生了巨大的变化，相应地对船舶的快速性、机动性、可靠性有了更高的要求。单机单桨已经不能满足大型船舶操纵性要求，多机多桨能够在不同工况下满足要求，被越来越广泛地采用，这就涉及到船机桨在能量转化和传动过程中的匹配问题，合理的匹配能够提高船舶的航行效率，节省能源。本文是针对四机四桨的大型船舶进行船机桨匹配及优化研究。 采用MMG分离式数学建模思想建立大型水面船四自由度运动数学模型，并分别对该模型中流体动力和力矩、螺旋桨推力和功率、汽轮机推力和功率、作用于舵上的流体动力和力矩、风浪流所产生的干扰力和力矩进行了分析，建模中充分考虑大型水面船的运动特点和风、浪、流的干扰特性。 根据航速和航向控制的基本原理设计PID控制器和模糊PID控制器，在单机单桨工作时，对船舶航速、航向进行控制，并对两种控制器的控制效果进行比较分析，可知模糊PID的控制效果更佳。在不同工作条件下，采用模糊PID控制器进行船舶航速控制和航向控制，保证船舶直线航行并快速达到目标航速。 阐述船机桨匹配和外罚函数法的基本原理，研究船舶(阻力)、汽轮机、螺旋桨特性，建立船舶、螺旋桨、汽轮机匹配的优化模型，采用外罚函数法对船机桨的匹配进行优化，仿真结果表明螺旋桨和主机的效率和有了明显提高，达到了预期目标。 |
| 作者： | 刘莹 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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