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舰船航向-舵/翼舵智能协调控制研究
| 论文题名： | 舰船航向-舵/翼舵智能协调控制研究 |
| 关键词： | 船舶航向;遗传算法;模糊控制;船舶操纵 |
| 摘要： | 舵/翼舵协调控制是改善船舶操纵性能行之有效的方法，目前工程中使用的舵和翼舵之间依靠导杆或齿轮传动，转角比为确定关系，因此未能充分发挥舵/翼舵的效能。本文提出将舵和翼舵作为两个相互独立的面进行控制设计的构想，并设计了船舶航向-舵/翼舵智能协调控制系统。 首先，建立舵/翼舵水动力性能数学模型。对襟翼舵水动力系数图谱进行数据平滑，并根据平滑后的曲线的特征确定回归方程，采用最小二乘法对回归方程的系数进行拟合，得到襟翼舵水动力系数的计算模型，最后对该计算模型进行显著性检验，以确定其是否可以用于工程计算。 其次，对船舶航向-舵/翼舵控制系统建模。基于动量定理、动量矩定理建立了船舶艏摇、横摇、横荡三自由度的运动方程，分析了船体所受外力(及力矩)的情况，主要包括流体动力、舵控制力及海浪、海风、海流的干扰力(及力矩)，分别给出上述诸力及其产生力矩的计算模型。重点研究了系统驱动能量建模，为船舶航向-舵/翼舵智能协调控制系统的设计奠定了基础。 然后，设计船舶航向-舵/翼舵智能协调控制系统。由于对应舵/翼舵上的一个扶正力矩值，有多种不同的舵角/翼舵角组合与之对应，本文研究给出舵角/翼舵角智能优化分配规则。设计了船舶航向模糊控制器，该过程主要包括定义模糊控制器的输入输出变量、输入输出变量的模糊化、模糊控制规则设计、模糊推理以及反模糊化等。 最后，对所设计的控制系统进行仿真检验。对多种海情、不同遭遇角下的航行过程进行仿真，给出航向角、舵角、翼舵角的曲线以及统计值，并与普通舵和转角比确定的襟翼舵在PID控制和模糊控制方式下的情况进行比较，结果表明，该系统航向控制精度高，鲁棒性好，节能效果显著。 |
| 作者： | 方亮 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 刘胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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