船舶橫向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)及控制研究.pdf

1、船舶利用航向舵減搖是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型的減搖技術(shù).它的造價(jià)低,體積適宜,占空間小,使用維修方便,不僅可以在大中型的民船上應(yīng)用,又便于對(duì)沒(méi)有配備減搖控制裝置的現(xiàn)役艦船進(jìn)行加裝改造受到船舶工業(yè)界關(guān)注.因此它有著極其廣闊的應(yīng)用前景.本文應(yīng)用卡爾曼濾波和隨機(jī)多變量最優(yōu)控制理論對(duì)已知的船舶模型首先進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),然后再應(yīng)用隨機(jī)最優(yōu)控制來(lái)操縱航向舵以達(dá)到減搖的目的.由于隨機(jī)海浪對(duì)船舶的擾動(dòng)力和擾動(dòng)力矩是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程,它是一種有色噪聲,而經(jīng)典卡爾

2、曼濾波要求系統(tǒng)的干擾是白噪聲.因此,一方面可以將有色噪聲的干擾力和干擾力矩作為白噪聲直接應(yīng)用卡爾曼濾波對(duì)船舶進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),然后,再利用隨機(jī)最優(yōu)控制理論控制航向舵,稱該方法為次優(yōu)隨機(jī)控制.另一方面,可以通過(guò)海浪干擾成形濾波器,對(duì)海浪干擾進(jìn)行有理建模,然后引入白噪聲作為新系統(tǒng)的輸入,進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展,再應(yīng)用卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),最后應(yīng)用隨機(jī)最優(yōu)控制理論控制航向舵進(jìn)行減搖,稱該方法為最優(yōu)隨機(jī)控制.本文還采用了參數(shù)自整定模糊PID控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)船