基于H2的高速船舶垂向運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著科技發(fā)展，船舶的設(shè)計(jì)制造技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，船舶的航速有了很大的提升，同時(shí)出現(xiàn)了很多新型船舶，如雙體船、水翼艇、表面效應(yīng)船等。在船舶航速提高的同時(shí)，船受到海浪擾動(dòng)作用對(duì)船舶垂向運(yùn)動(dòng)的影響也會(huì)增加。由于船舶垂向運(yùn)動(dòng)特別是垂蕩、縱搖會(huì)對(duì)海浪中航行的船舶造成很大危害，因此在船舶橫搖問(wèn)題得到解決后，垂向運(yùn)動(dòng)就成為船舶搖蕩中最需解決的問(wèn)題。同時(shí)船搖蕩運(yùn)動(dòng)也會(huì)伴隨產(chǎn)生橫向、縱向的搖蕩加速度運(yùn)動(dòng)，從而增加暈船發(fā)生率，使得船上人員的舒適度大大降低

2、，由于快速載客船舶在當(dāng)今的航海交通占據(jù)重要地位，因此這將如何提高乘客舒適度的問(wèn)題放到了首位，對(duì)此問(wèn)題設(shè)計(jì)專門的控制器也變得尤為迫切。針對(duì)以上這些問(wèn)題，本篇論文探討利用T型翼和艉壓浪板的綜合控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)船舶垂向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。
　　本文主要考慮到暈船對(duì)船舶乘坐舒適性的影響，嘗試以提高船上乘客的舒適性為控制目標(biāo)進(jìn)行垂向運(yùn)動(dòng)控制。本文分析并建立了船舶的垂向運(yùn)動(dòng)模型和海浪模型，分析了暈船發(fā)生的誘因，利用暈船發(fā)生率的數(shù)學(xué)模型，將船舶最壞垂向加

3、速（WVA）作為系統(tǒng)的指標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)船舶控制過(guò)程模型和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析，建立了系統(tǒng)模型。由于積分環(huán)節(jié)對(duì)于船舶垂向運(yùn)動(dòng)的作用不明顯，因此本文主要以多變量 PD控制器對(duì)垂向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。并使用系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的 H2范數(shù)作為指標(biāo)函數(shù)，建立了系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，由于忽略了系統(tǒng)非線性模塊，建立的狀態(tài)空間模型并不準(zhǔn)確，因此提出了一種基于描述函數(shù)的方差增益頻域分析方法，由此方法證明了船舶控制系統(tǒng)的非線性程度較高不能忽略其中的非線性特