船舶航跡控制技術(shù)研究.pdf

1、本論文主要對船舶航跡控制系統(tǒng)展開研究。船舶是借助螺旋槳的推力和舵力來保持或改變航向和航速的。用于船舶操縱的自動舵是船舶控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備,其性能直接影響著船舶航行的操縱性和經(jīng)濟性,它與船舶航行安全、能源節(jié)約密切相關(guān),很多專家學(xué)者在這一領(lǐng)域進行著深入的研究。因此操舵系統(tǒng)是一個重要的控制系統(tǒng)。
　　 航跡控制對于長時間航行的船舶來說是十分必要的。本文結(jié)合國家計劃內(nèi)項目的相關(guān)課題,主要研究了直接式航跡控制系統(tǒng)。論文首先簡要介

2、紹了間接式與直接式航跡控制的設(shè)計方案,分析了航跡規(guī)劃的主要功能,針對墨卡托海圖上的恒向線航法,研究了衛(wèi)星導(dǎo)航船位推算、方位和航程的計算、航跡偏差計算、航跡偏差計算中參考點的選取以及航跡偏差形成的一般方法和解析方法。
　　 船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型的準確性直接影響著航跡控制系統(tǒng)的精度。并且由于風(fēng)、流、海浪對船舶運動會產(chǎn)生直接影響,因此論文在建立了船舶非線性與線性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,對風(fēng)、流、海浪的干擾也進行了建模,并對海浪干擾力(力矩)

3、進行了仿真分析。因為船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度與航跡控制系統(tǒng)的精度密切相關(guān),所以論文在分析了各種單一導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用卡爾曼濾波技術(shù)對GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行了建模與仿真研究。仿真結(jié)果表明,組合導(dǎo)航系統(tǒng)誤差振動幅度小,定位精度高,能夠滿足船舶航跡控制的精度要求。
　　 直接式航跡控制與航向控制是密切相關(guān)的,因此本文在搭建了直接式航跡控制系統(tǒng)Simulink仿真框圖的基礎(chǔ)上,對數(shù)字PID航向自動舵進行了計算機仿真分析,仿真