船舶减摇控制仿真设计平台
水路运输作为许多国家最重要的运输方式，具有运载能力大、成本低、能耗少、投资节省的特点。海上行船充满了危险，如何科学地操纵和控制船舶使之安全准时到达目的港，是一个生命攸关的重大问题。船舶运动控制因其重要性和复杂性仍然是国内外研究的热点领域。一方面，船舶运动控制系统表现出大干扰、时变、不确定、非线性的特点，控制有相当难度。另一方面，控制精度要求越来越高，实现的功能也愈加复杂。 本文从船舶的运动学方程着手，对船舶的三个自由度运动进行研究，分别建立了船舶水平面模型、航向模型、减摇模型。针对外界干扰，建立了风浪流的干扰力和力矩数学模型。基于Z-N参数整定算法对船舶的航向运动和横摇运动进行控制器设计及仿真，将PID控制算法嵌入到船舶减摇控制仿真设计平台之中，实现了建模、算法设计、可视化仿真为一体的平台。 介绍了定量反馈理论QFT(Quantitative Feedback Theory)的基本原理和特点，给出了QFT方法的设计过程。针对船舶运动模型的参数不确定性，定义了系统性能指标，对船舶航向运动和减摇运动进行控制器设计。将研究的QFT控制算法嵌入到船舶减摇控制仿真设计平台之中，并将设计的QFT控制器与传统的PID控制器的控制效果进行了比较研究。仿真结果表明QFT方法设计的控制器相对传统的PID控制器，在模型的不确定性和抗外部扰动方面具有较好的鲁棒性和稳定性。 阐述了船舶减摇控制仿真设计平台的开发思路以及流程，对平台的各个模块功能进行分割介绍，将多种控制算法应用于船舶减摇控制仿真设计平台。该仿真设计平台具有交互性强，操作简单易学的特点，可以帮助研究人员针对不同的船舶对象设计出理想的控制器，满足了科研工作者的日常科研训练要求。
船舶工程;减摇运动;控制器;仿真设计平台
厦门大学
硕士
控制理论与控制工程
曾建平
2015
中文
U664.82
79
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）