基于自抗擾控制的船舶橫搖控制研究.pdf

1、隨著全球航運事業(yè)的發(fā)展，船舶的安全性和穩(wěn)定性越來越受到人們的關(guān)注。由于在海洋上會經(jīng)常遇到到風、浪、流的外界干擾影響，在海面上航行的船舶在外界作用力的影響下會在各個方向上產(chǎn)生搖蕩運動，船舶的搖蕩會嚴重影響船舶的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性，使航速降低，同時由于搖蕩運動會使船員的身體機能受到影響，降低了船員的工作效率，在嚴重搖蕩時還會致使船舶傾覆沉沒，在各種海難事故中多數(shù)是由于劇烈的橫搖運動造成的。因此，研究船舶對海浪的橫搖響應，尋求減小船舶橫搖運動的

2、措施，對提高船舶航行的穩(wěn)定性、保證通航的安全性以及設計船舶控制系統(tǒng)有著非常重要的理論意義和實際價值，同時也是當前船舶技術(shù)朝著自動化方向發(fā)展的必然要求。
　　本文結(jié)合船舶橫搖的非線性特性，基于減搖鰭，利用自抗擾控制算法進行控制，以達到控制船舶橫搖的目的。主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)基于海浪譜的相關(guān)研究，分析長峰波隨機海浪的特性，建立其數(shù)學模型和波傾角模型并通過MATLAB進行仿真，然后建立船舶的搖蕩坐標系，并分析船舶

3、的受力情況，基于此建立船舶的非線性和線性橫搖數(shù)學模型，并對船舶進行開環(huán)控制仿真。
　　(2)系統(tǒng)分析了減搖鰭的工作原理和系統(tǒng)組成，得到了減搖鰭的各個組成系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，根據(jù)實船數(shù)據(jù)，建立減搖鰭的PID控制系統(tǒng)并仿真，得到了PID控制下的仿真曲線，分析得出PID控制的效果和優(yōu)缺點。
　　(3)系統(tǒng)闡述了自抗擾控制的原理和組成結(jié)構(gòu)，基于擴張狀態(tài)觀測器建立減搖鰭的自抗擾控制系統(tǒng)。利用MATLAB針對不同的海況進行系統(tǒng)的Simuli