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减摇水舱试验台架的特性与实现研究
| 论文题名： | 减摇水舱试验台架的特性与实现研究 |
| 关键词： | 试验台架;电液伺服系统;模糊控制;减摇水舱;船舶运动;横摇 |
| 摘要： | 减摇水舱是减小船舶横摇的重要减摇装置之一,它结构简单、造价低廉、尤其适用于经常工作在零航速或低航速的船舶减摇,如车客轮渡、滚装船和科学考察船等.减摇水舱按结构形式可分为U型减摇水舱和槽型减摇水舱,而U型减摇水舱可以设计成被动式、主动控制式和可控被动式三种.减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备.它可以模拟实际舰船在海浪中的运动,从而研究水舱的运动、控制规律,并可测得减摇效果,为实船装备减摇水舱提供试验数据.该试验装置是一种专用综合系统,在国内还没有如此功能规模的装置.减摇水舱试验台架是按照船的横摇模型和相似关系建立起来的,理论上可以模拟500吨到10万吨级的船舶.但实际中还需要验证试验台架能否准确的模拟给定参数的船舶,这直接关系到减摇水舱的设计是否合理.为此本论文首先对试验台架的各种参数、数据进行了详尽的测试,对试验台架本身的特性进行了深入分析和研究.本论文设计了一种基于模糊控制的PID参数自整定控制器.模糊控制的最大优点是不依赖于被控对象的精确数学模型,能够克服非线性因素的影响,对调节对象的参数变化具有较强鲁棒性.将模糊控制与常规PID控制相结合,根据不同的误差、误差变化率对PID的参数进行在线自动调整,这就是PID参数自整定模糊控制器.它既具有模糊控制灵活、鲁棒性好的优点,又具有PID控制精度高的特点.仿真结果表明这种控制策略是有效的.此外,本论文研究了不规则波海浪仿真的方法及在系统中的实现问题,并对仿真结果进行谱分析,给出了三种船型的横摇力矩仿真.对硬件电路和传感器进行了重新标检和调试,并扩大了驱动放大电路的输出范围.用软件方法解决了由于伺服阀偏置的原因导致台架在跟踪规则波信号时的摇摆不对称问题.论文最后给出了减摇水舱模型性能摇摆台试验结果.结果表明,研制的试验台架能够模拟在波浪作用下船舶横摇运动,本论文的研究成果对于减摇水舱的设计及试验台架的仿真具有重要意义. |
| 作者： | 刘少昌 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 梁利华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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