船舶舵减横摇系统非线性控制方法研究

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船舶舵减横摇系统非线性控制方法研究
舵减横摇的最终控制目标是期望利用操舵运动同时控制航向和横摇,即利用低频的操舵运动保持船舶的航向和利用高频的操舵运动减横摇。对于同一艘船舶来说,当船舶航速、装载和附着物等发生变化的时候模型参数都会发生改变,船舶运动具有本质非线性和不确定性。
非线性和不确定性的存在,导致减摇效率下降。执行器舵机饱和非线性也是影响舵减横摇系统控制性能的原因之一。
当系统进入饱和状态时,任何超出执行器饱和范围的控制器输出改变都不能对控制对象有任何作用,从而造成闭环系统性能急剧下降。同时频繁的操舵必然会给舵机带来较大的损耗,在保证减摇率的情况下,减小动舵幅度和速度成为必须考虑的指标。
本文将针对上述问题开展深入研究,将非线性控制与鲁棒控制及智能控制融合来解决舵减横摇系统中模型非线性、不确定性问题,及舵机饱和、磨损问题。深入分析研究了船舶的横摇艏摇联合控制问题,将闭环增益成形算法和精确反馈线性化方法结合。
设计了船舶的横摇控制器及艏摇控制器,并且在此基础上,应用模糊优化算法对横摇和艏摇控制舵角进行优化分配。本文所提出的控制设计和优化方法,以及参数求解方法简单,适合工程应用。
针 ...

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关键词：控制方法 方法研究 非线性 不确定性 工程应用