具有斜舵的船舶綜合減搖控制及預(yù)報方法研究.pdf

1、船舶減搖及預(yù)報是船舶與海洋工程的重要研究課題之一，論文基于“十五”國防預(yù)研基金項目“船舶舵減搖控制研究”進(jìn)行系統(tǒng)研究，從建模和控制的角度出發(fā)，采用斜舵為減搖裝置，來探討船舶運(yùn)動控制，并對船舶運(yùn)動姿態(tài)建模預(yù)報方法進(jìn)行研究。
　　 首先，基于切片理論建立了斜舵船舶運(yùn)動方程，為斜舵船舶減搖控制的研究提供了數(shù)學(xué)模型。其次，利用基于改進(jìn)遞推最小二乘法的算法對海浪擾動力和擾動力矩進(jìn)行建模，并對海浪擾動力和擾動力矩的估計方法進(jìn)行了分析。

2、>　　 結(jié)合海浪擾動模型和斜舵船舶運(yùn)動模型，給出了以白噪聲作為系統(tǒng)干擾的拓展船舶運(yùn)動模型，對擴(kuò)展后的新系統(tǒng)，運(yùn)用線性二次高斯(LQG)控制方法計算出擴(kuò)展卡爾曼濾波增益陣和擴(kuò)展隨機(jī)最優(yōu)控制增益陣；給出了斜舵的傾斜角度對減搖效果的影響的理論分析。仿真結(jié)果表明，基于斜舵利用經(jīng)典的LQG控制方法實現(xiàn)船舶減縱/橫搖控制是可行的。
　　 鑒于船舶模型中的水動力參數(shù)是在某一海情下試驗獲得的，故需要研究船舶水動力參數(shù)在標(biāo)稱值附近發(fā)生隨機(jī)變化時

3、，船舶運(yùn)動姿態(tài)及受擾卡爾曼估計的魯棒性。為此論文建立了斜舵船舶運(yùn)動姿態(tài)及受擾卡爾曼估計的概率模型，并以此進(jìn)行了受擾卡爾曼濾波的魯棒性統(tǒng)計分析，給出了在操舵存在誤差時，操舵對船舶橫搖、縱搖運(yùn)動的分析結(jié)果。
　　 系統(tǒng)水動力參數(shù)經(jīng)常發(fā)生明顯攝動，其水動力參數(shù)矩陣表現(xiàn)出奇異性。針對船舶參數(shù)的正則攝動、奇異攝動和海浪干擾的不確定性，提出了奇異系統(tǒng)魯棒控制方法，該方法可以很大程度地放寬控制系統(tǒng)對模型的依賴性。利用奇異系統(tǒng)魯棒控制方法，針對