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基于扰动补偿的船舶横向运动LQG控制研究
| 论文题名： | 基于扰动补偿的船舶横向运动LQG控制研究 |
| 关键词： | 扰动补偿;船舶运动;横向运动;六自由度;运动姿态;减摇控制;最优控制;减摇水舱 |
| 摘要： | 由于受到海浪、海风及其他干扰的影响，船舶产生了六自由度的复杂运动，具有很强的随机性的非线性。这就导致船舶运动姿态进行控制具有一定难度，无论在理论上还是实际工程应用上都还需要进一步的探讨。本文采用减摇水舱和航向舵作为减摇装置，进行基于扰动补偿的LQG控制研究，主要进行了以下工作： 1.了解船舶横向减摇控制研究现状，总结国内外的研究方法。 2.基于切片原理建立横荡、横摇与艏摇相互耦合的船舶横向运动方程，详细讨论船舶在波浪中横向受力情况。利用卡尔曼滤波器对横向受海浪扰动力与力矩进行估计，以便于掌握船舶受力状况及可能产生的运动姿态。 3.详细介绍可控被动式减摇水舱的减摇原理。它通过控制气阀的启闭，使水舱内水的横向流动周期与船的摇摆运动周期同步，且方向相反，从而达到了补偿船舶受扰力矩的目的。 4.采用LQG最优控制方法对船舶横向运动进行多变量控制，得到相关的仿真结果。 5.提出基于扰动补偿的LQG控制方法。它是一种采用减摇水舱和航向舵作为联合减摇装置的控制方法。首先，采用减摇水舱对船舶的受扰力矩进行补偿。然后，利用航向舵对补偿后船舶横向运动进行最优LQG控制。将补偿前后得到的仿真结果进行比较，结果表明补偿后的最优控制效果最佳。 |
| 作者： | 马云飞 |
| 专业： | 系统工程 |
| 导师： | 赵希人 |
| 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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