基于多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的艦船減搖三維仿真.pdf

1、艦船在海上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到各種因素的影響，從而產(chǎn)生直線和搖擺運(yùn)動(dòng)，其中橫搖的影響最大。劇烈地橫搖將會(huì)對(duì)船舶的適航性以及船上人員及財(cái)產(chǎn)的安全產(chǎn)生不利影響。因此為了降低橫搖，減搖裝置的應(yīng)用必不可少，而減搖鰭是其中應(yīng)用最為廣泛的一種設(shè)備。為了展現(xiàn)基于多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的減搖鰭系統(tǒng)在復(fù)雜海況干擾下達(dá)到的良好減搖效果，本文進(jìn)行了減搖鰭的三維仿真的研究開(kāi)發(fā)。
　　本文以非線性艦船模型為研究對(duì)象，提出了基于多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的艦船減搖的控制方法，然

2、后利用Matlab仿真數(shù)據(jù)和三維仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的船舶減搖的三維仿真，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和視覺(jué)感受證明多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制理論的優(yōu)越性。本文的主要內(nèi)容包括:
　　1.分析不規(guī)則波的形成，建立了海浪干擾的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)，分析艦船的六自由度動(dòng)力學(xué)模型，建立了橫蕩、橫搖與艏搖三自由度艦船數(shù)學(xué)模型。
　　2.介紹并利用多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的原理，設(shè)計(jì)了艦船減搖系統(tǒng)的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制器，并且使用單純形法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行

3、優(yōu)化。除此之外，本文通過(guò)設(shè)計(jì)PID優(yōu)化控制器以及滑模變結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制器進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終得到如下結(jié)論，多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制可以在大部分情況下對(duì)艦船橫搖進(jìn)行有效控制，滑模變結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制不僅結(jié)果次之，而且需要精確機(jī)理模型，PID優(yōu)化控制結(jié)果大部分情況下都不好。
　　3.分析三維建模實(shí)體技術(shù)，選擇MultiGen Creator軟件，利用紋理映射技術(shù)、實(shí)例化技術(shù)等構(gòu)建船舶三維實(shí)體模型;了解Vega Prime軟件并利用其構(gòu)建虛擬海洋環(huán)境，然

4、后將三維模型導(dǎo)入到Vega Prime中，通過(guò)該軟件實(shí)現(xiàn)了船舶運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)顯示功能。
　　4.為了進(jìn)一步展現(xiàn)艦船的三維姿態(tài)，利用MFC對(duì)Vega Prime程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā);為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸功能，利用套接字的服務(wù)器/客戶端模式進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸;為了讓用戶對(duì)艦船的搖擺有個(gè)更加理性的認(rèn)識(shí)，利用OpenGL實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示;為了增強(qiáng)交互性和實(shí)時(shí)感，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，最終完成了船舶減搖的三維仿真系統(tǒng)，并且通過(guò)不同控制器下姿態(tài)的不同驗(yàn)證