船舶舵機建模與航跡舵系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著航運業(yè)的發(fā)展，港口日趨繁忙，對船舶航行的安全性和經濟性要求不斷提高，對航向、航跡的控制精度要求也越來越高；現(xiàn)有的船舶控制系統(tǒng)以航向控制或間接航跡控制系統(tǒng)為主，其控制性能和結構都有待進一步的提高。因此，綜合考慮船舶控制系統(tǒng)的各個部分(如舵機伺服系統(tǒng))，設計控制精度高的船舶控制系統(tǒng)已成為當今一個重要的研究課題。本課題的主要任務是在實際液壓舵機模型和船舶四自由度模型的基礎上，考慮船舶所受到的環(huán)境干擾力影響，對船舶航跡控制的兩種方式及控制算

2、法進行了研究。 首先，利用MMG(Manoeuvring Mathematical Model Group)建模思想建立了船舶四自由度分離型數(shù)學模型及所受環(huán)境干擾力(風浪流)模型，基于譜分析理論對變動風和不規(guī)則波進行了仿真研究。針對船舶運動控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行機構—液壓舵機系統(tǒng)，詳細討論了在船和螺旋槳干擾下的舵力和力矩的計算方法；以某一型號的液壓舵機為對象，考慮舵機系統(tǒng)各部分的運動方程及其系統(tǒng)的控制方法，使用SIMULINK工具箱

3、，在一定簡化條件下建立了其動態(tài)數(shù)學模型，充分考慮操舵伺服系統(tǒng)這一舵角閉環(huán)的動態(tài)行為。 船舶的航跡控制是本文另一個重點研究內容，其中對航跡控制的控制方式、航跡誤差的計算以及轉向航跡段的控制策略進行了研究。針對間接法和直接法，采用開關切換型模糊-PID和PID兩種算法設計了航跡控制器。不同的海情下，在轉向航跡段使用轉向控制策略，使用開關切換型模糊-PID控制器對航跡控制進行了仿真。 本文所設計的船舶航跡控制系統(tǒng)，對大型水面艦