全墊升氣墊船墊升壓力控制方法研究.pdf

1、全墊升氣墊船是一種高性能船舶,船體全部由氣墊支撐與水(地)面完全脫離,采用空氣推進(jìn)器作為動力,具有獨特的水陸兩棲性。在全墊升氣墊船的航行過程中,墊升壓力的穩(wěn)定性對全墊升氣墊船的操縱性和安全航行具有重要意義,所以對全墊升氣墊船的墊升壓力控制方法進(jìn)行研究具有重要意義。傳統(tǒng)PID控制算法由于其簡單實用性,可以很好地應(yīng)用在墊升壓力的控制中,但是傳統(tǒng)PID控制方法缺乏自適應(yīng)性,受系統(tǒng)參數(shù)改變和環(huán)境海浪擾動的影響,很難達(dá)到較好的控制效果。
　

2、　本文通過研究粒子群優(yōu)化算法,提出基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的自適應(yīng)PID控制方法,對全墊升氣墊船墊升壓力進(jìn)行控制。為了解決墊升系統(tǒng)中存在的輸入到輸出的延遲問題,本文引入灰色預(yù)測模型,預(yù)測將來時刻的墊升壓力,達(dá)到對墊升壓力進(jìn)行超前校正的目的。國內(nèi)外對氣墊船墊升壓力控制的研究幾乎沒有,本文首次采用基于灰色理論的改進(jìn)PSO-PID控制方法實現(xiàn)對氣墊船墊升壓力的控制。本文以某型全墊升氣墊船作為研究對象,建立六自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型和墊升系統(tǒng)的流量壓力

3、數(shù)學(xué)模型,設(shè)計基于GM(1,1)的改進(jìn)PSO-PID控制器,對墊升壓力進(jìn)行控制,具體的研究內(nèi)容如下:
　　首先,建立全墊升氣墊船六自由度操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。對全墊升氣墊船的各個模塊進(jìn)行建模,在固定坐標(biāo)系下列出全墊升氣墊船六自由度運(yùn)動方程,將其轉(zhuǎn)換到運(yùn)動坐標(biāo)系中,完成了氣墊船六自由度運(yùn)動仿真模型的建立,并通過直航特性和回轉(zhuǎn)特性等仿真實驗驗證了模型的正確性。
　　其次,建立了墊升系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,分析系統(tǒng)各個組成部分的流量壓力平衡關(guān)

4、系,建立流量平衡方程,并且通過橫傾和縱傾模型限制仿真實驗,驗證墊升系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　然后,基于墊升系統(tǒng)的流量壓力數(shù)學(xué)模型,設(shè)計基于GM(1,1)模型的改進(jìn)PSO-PID控制器。根據(jù)墊升壓力的歷史數(shù)據(jù),預(yù)測墊升壓力未來時刻的輸出值,與理想壓力作差作為改進(jìn)PSO-PID控制器的輸入。并且根據(jù)差值,采用粒子群優(yōu)化算法,對PID的三個參數(shù)進(jìn)行自整定。
　　最后,為了驗證本文所提出的控制方法的有效性,建立一個和氣墊船墊升壓力