文档介绍：鲁棒自适应航向控制器的设计石芳分类号密单位代码指导教师王兴成职称教授颜德文副教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别学科与专业控制理论与控制工程论文完成日期年日论文答辩日期年答辩委员会主席级硕士杨承恩
摘要本文对基于逆推方法的不确定非线性系统的控制理论及其在船舶运动控制中的应用进行了研究。船舶航向控制器的设计是船舶运动控制领域内的重要研究课题之一,许多专家学者一直在致力于该方向的研究工作。但是当今大部分船舶航向控制器的设计仍然采用线性模型,忽略了船舶操纵运动的非线性因素,未能彻底解决船舶的航向控制非线性问题。针对这一问题,本文基于逆推方法设计了自适应控制器,通过仿真检验,结果表明,所设计的自适应航向控制器可以较好的解决这一问题。本文首先概述了自动舵、非线性控制理论和逆推方法的发展。介绍了逆推算法的设计原理,进而总结出方法的优越性和局限性。船舶运动模型是研究船舶运动控制的基础,针对船舶模型的非线性、时变性和不确定性的特点,建立了非线性数学模型。基于逆推设计方法,首先设计了一种参数已知的船舶航向控制器;然后对含有不确定参数和外界干扰的船舶运动模型进行自适应控制器的设计,同时对虚拟控制增益参数进行了反奇异值设计,不仅保证了闭环系统是全局一致最终有界,并且可以通过适当的调整参数来获得更好的控制性能,在自适应律中引入了“泄露项”,以防止参数漂移。最后,在的下,对所设计的自适应航向控制器进行仿真检验,仿真结果表明,所设计的自适应航向控制器具有良好的控制能力。关键词:船舶航向控制;逆推设计;自适应控制;非线性;参数估计
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论文作者签名:硅导师签名羔疆趄趱论文作者签名:名≥旁辏辉三日闩期:沙。妊乱匀不保躲∥朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明学位论文版权使用授权书原创性声明盘挂自适廛筮囱控剑墨丝遮盐::。除论文中已经注本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成硕士学位论文::明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、版权使用管理办法”,同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。年解密后适用本授权书。本学位论文属于:保密口保密口,在导师签名.
言引船舶运动控制是一个既古老而又现代的研究课题K孀藕I辖煌ㄔ耸湟档牟断发展,作为海上运输工具的船舶正向大型化和高效化方向发展,海上交通密度不断加大,航行安全越来越受到威胁。海上运输的竞争日趋激烈,为了提高营运的经济效益,船务公司不仅要降低船员的操作强度,还期望减少船员配置。而减少船员配置又加剧了对航行安全的威胁。为了解决这一矛盾,自然对船舶的运动控制提出了更高的要求,在船舶航运中应用高科技,促进了高智能化船舶的研究和开发。可以说,这已成为了世界上主要航运国家当前的一个重要研究课题。船舶航行时,必须对船舶的航向进行控制。为了尽快到达目的地和减少燃料的消耗,总是力求使船舶以一定的速度作直线航行啊U馐谴暗暮较虮3治侍猓也就是航向稳定性问题。而当在预定的航线上发现障碍物或其它船舶时,或者在有限航道内,必须及时改变航速和航向,这就是船舶航行的机动性问题。航向稳定性和机动性是衡量一艘船舶操纵性好坏的标志。在船舶设计中,航向稳定性和机动性往往是矛盾的。一般来说,稳定性好的船舶的航向机动性就差。船舶航向控制装置可以比较好的解决这个矛盾。目前最常用的航向控制装置是船舶自动舵,它实际上是一种航向自动控制系统,其被控量是航向。在船舶控制中,船舶的航向控制是最基本的控制,也是控制理论应用较早且取得较好成果的一个领域。早在世纪年代古典控制理论首先应用于船舶的航向控制,发明了远妗T缙诘目刂品椒ɑ褂蠦狟刂疲笥凶适应控制、最优控制、鲁棒控制、非线性控制,到现在研究的智能控制。这些控制方法都应用到船舶航向控制的研究中,并已形成了远妗⒆允视ψ远等产品,但由于船舶运动的复杂性,船舶的动态特性具有大惯性、大时滞、非线性等特点,航速及装载变化产生了模型的参数摄动;航行中海风对船舶动态产生偏置力和附加动力、海流产生船位的漂移、海浪造成船舷向角的附加高频振动和低频漂移,以及航行条件的变化、环境参数的严重干扰和测量的不精确性等都使船舶动态产生不确定性,而传统的自适应控制等控制方法无法有效控制未建模动态系统,从而影响了自适应舵的控制效果。因而,在客观上提出了发