船舶舵鰭聯(lián)合減搖控制策略研究.pdf

1、由于船舶在航行過程中會受到惡劣天氣和風浪的影響,導致各種各樣的海上事故,輕則導致船體受損,重則會危及人身及貨物的安全,造成嚴重的后果。這些事故往往是因為船舶本身受到外力影響產(chǎn)生的強烈的橫搖,使得船體左右劇烈搖晃,最終釀成嚴重的事故。所以說,對船舶橫搖的控制是很有必要的。傳統(tǒng)的減搖方式包括減搖鰭和舵減搖,但無論是哪種減搖方式,它們自身都有其局限性。比如減搖鰭裝置在低速時減搖效果較差,而且減搖鰭的運動還會產(chǎn)生艏搖。而舵減搖雖然能在一定程度上

2、起到減搖的作用,但減搖效果沒有減搖鰭好,而且還要兼顧航向。所以,舵鰭聯(lián)合減搖控制便是在綜合了各自特點的同時發(fā)展起來的一種新型減搖方式。
　　 本文針對船舶運動模型設計了舵鰭聯(lián)合減搖H∞控制器,而在航向控制方面,在傳統(tǒng)的PID自動舵的基礎上采用卡爾曼濾波器對航行過程中遭遇的風浪干擾進行抑制,從而在減搖的同時達到控制航向的目的。
　　 首先介紹了慣性坐標系和附體坐標系中6自由度船體的運動,對船體平移運動和旋轉運動方程的建立進

3、行了推導。對船舶舵和鰭在航行過程中的所受的流體力進行分析,建立了動力學方程。
　　 其次,對風浪干擾模型的物理本質出發(fā),介紹了風速變動的譜密度函數(shù),給出了干擾力或干擾力矩的具體計算方法。
　　 然后,給出了兩種常用的風浪譜密度公式,以及用波譜密度生成的波面歷時值的方法和推導,利用這種方法,有助于進行船舶運動的仿真研究。
　　 最后,通過對舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)進行控制器的設計,并進行Matlab仿真實驗,針對不同海況對