兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、在兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)中，前鰭對(duì)后鰭產(chǎn)生水動(dòng)力擾動(dòng)，使得系統(tǒng)減搖效果受到嚴(yán)重影響。針對(duì)節(jié)能問(wèn)題，船舶能量?jī)?yōu)化的研究也成為新的目標(biāo)。而當(dāng)前對(duì)減搖問(wèn)題的研究很少會(huì)關(guān)注能量消耗的問(wèn)題。在保證減搖效果的前提下，研究針優(yōu)化能量消耗的控制器也成為必要。本文通過(guò)深入研究?jī)蓪?duì)鰭減搖系統(tǒng)以及能量?jī)?yōu)化方面的文獻(xiàn)資料，建立兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)的綜合性能指標(biāo)，并針對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化控制器設(shè)計(jì)。在分析前后鰭相互影響的前提下，建立包含后鰭升力損失項(xiàng)的兩對(duì)鰭系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)后鰭隨

2、動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，補(bǔ)償后鰭升力損失，設(shè)計(jì)優(yōu)化控制策略，使減搖系統(tǒng)達(dá)到減搖性能和能量?jī)?yōu)化的綜合最優(yōu)。
　　本文首先對(duì)兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)，利用Fluent對(duì)前鰭和后鰭系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真分析，研究前鰭對(duì)后鰭的水動(dòng)力擾動(dòng)。根據(jù)Fluent仿真數(shù)據(jù)，結(jié)合水池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)前后鰭間的擾動(dòng)進(jìn)行定量分析，建立包含后鰭升力損失項(xiàng)的船舶-兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，建立綜合考慮系統(tǒng)減搖效果和能量的指標(biāo)。其次，利用前饋動(dòng)態(tài)矩陣控制算法，對(duì)后鰭

3、隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償控制研究。利用動(dòng)態(tài)矩陣控制跟蹤預(yù)測(cè)前鰭系統(tǒng)升力的變化，根據(jù)前鰭系統(tǒng)升力與后鰭升力的差值，利用前饋補(bǔ)償控制后鰭的轉(zhuǎn)角。通過(guò)對(duì)后鰭轉(zhuǎn)角的控制，彌補(bǔ)鰭角損失，進(jìn)而使兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)的控制效果可以變成前鰭、后鰭系統(tǒng)的作用疊加，為兩對(duì)鰭減搖系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。最后，根據(jù)實(shí)際海情的隨機(jī)性及系統(tǒng)擾動(dòng)的不可測(cè)性，利用雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)KP、KI和KD的在線優(yōu)化。對(duì)海浪進(jìn)行研究，建立可以用來(lái)仿真的海浪譜。在不同海情下對(duì)系統(tǒng)