文档介绍：大连海事大学
硕士学位论文
考虑航速影响的船舶运动建模与航向控制仿真
姓名:王仲儒
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:郭晨
20090601
摘要船舶操纵是一个复杂的控制问题。船舶航速的变化直接影响船舶的操纵性能,化发展,海上运输和河运交通变得日益繁忙和拥挤,船舶常常要在港内、狭水道或危险水域航行的实际情况,对于不同航速下船舶的舵效和考虑航速影响下的船在船舶运动模型的选择上,本文采用5幕恚哟案鞲霾糠郑考虑不同速度,包括常速、低速及主机转速的影响,将常速域数学模型和低速域与实船试航数据基本吻合,验证了所建立的船舶运动模型的有效性。基于所建立的数学模型,本文对不同航速下船舶操舵的控制效果进行了仿真速越高,主机转速越高,船舶的舵效越好。船舶在低速航行时,提高主机转速,在对船舶自动舵控制算法的改进上,本文推导了神经网络的基本原理,将神经网络与刂破飨嘟岷希⒘嘶贐窬鏟的智能航向控制器。制器实现了参数的在线调整,有助于改善不同航速下,特别是低速航行时的操纵关键词:船舶运动模型:航速影响;航向控制;智能控制算法在研究船舶航向的控制时应该予以足够的重视。本论文针对船舶向大型化、高速舶航向智能控制进行了系统的研究。数学模型相结合,兼顾船舶运动的连续性,建立了船舶舶运动数学模型。本文选用不同航速下的旋回实验对船舶运动数学模型的进行了验证。结果发现仿真数据验证。同时,也考虑了不同主机转速影响下操舵的控制效果。仿真结果表明:船可以提高船舶舵的控制能力。本文以7抡婊肪常赟薪⒘烁鞑糠值腟一函数的模块,并将所建立的航向控制器与前面的船舶数学模型相结合,在不同航速条件下的智能航向控制器与传统较蚩刂破鞯谋冉戏抡妗7抡娼峁砻鳎捎蒙窬鏟控性能。中文摘要
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髟月肽人大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明学位论文版权使用授权书本人郑重声明: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.:耋虐航蕉鬣堕鳆墅麴运动建搓量题囱撞剑笾墓:。除论文中已经注明引用的内容外,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有关保留、使用研究生学位论文的规定,即:大连海事大学有权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。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士文全文数据库》泄蒲Ъ际跣畔⒀芯克等数据库中,并以电子出版物形式不保密口朐谝陨戏娇蚰诖颉啊论文作者签名导师签名:学位论文作者签名:学位论文全文数据库》泄跗诳光盘版缱釉又旧、《中国学位论出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于:保密口在年解密后适用本授权书。日期:日
第滦髀问题的提出“一类欠驱动欠驱动问题是指系统的控制输入少于系统自由度,其特点是可由较少的控制输入确定维数较大的位形空间内的运动【¨。对于常规的水面船舶而言,其主要操纵设备为推进装置和舵。前者包括主机以及推进器,能够控制船舶的前进速度,后者为改变船舶航向的主要设备。船舶运动控制是仅依靠舵和推进器而同时控制船舶水平面鲎杂啥鹊脑硕庵执车牟灰览低饬刂频拇霸硕刂葡低呈船舶作为动态系统具有大惯性、大时滞、非线性等特点。船舶的操纵特性与船速、环境都有密切关系,环境干扰复杂多变,因而船舶作为被控对象来说具有很强的不确定性。船舶在营运时,船舶速度是不断变化的。运输船舶的速度分为、海上船速和港内船速三种,各应对不同的螺旋桨转速8荽昂叫械奶跫牟煌玫拇僖膊同。当船舶在海上航行时,考虑到船舶的营运效益,往往采用海上速度。而当船舶进出港、航道时为了安全考虑,需要对船舶速度进行控制,采用港内航速;由于风浪等外界的干扰、船舶航行状态的改变,船舶速度也随着改变。因而船舶速度具有时变性。船舶航向的控制是通过操舵实现的,舵效与船舶航速密切相关。船舶速度的变化将直接影响船舶的操纵性能,这也构成了船舶运动系统的时变性。船舶航行时为了尽快地到达目的地和减少燃料消耗,总是力求使船舶以一定的速度作直线航行,这就是船舶航向保持的问题,也就是航向稳定性的问题。而当在预定的航线上发现障碍物或其他船只时,必须及时的改变航向,这就是船舶航行的改向性问题。航向稳定性和改向性是衡量一艘船操纵性好坏的标志。对于船舶这样的欠驱动系统来说,无论是航向稳定性和改向性都要依赖于舵的控制。舵性能的好坏直接影响着船舶操