氣墊船進(jìn)塢過(guò)程控制方法研究.pdf

1、氣墊船是一種及快速性以及兩棲性兩大特性的高性能船舶。為了增強(qiáng)氣墊船的機(jī)動(dòng)性，更好的完成登陸、探雷等軍事任務(wù)，大部分氣墊船具有體積小，航程短等特點(diǎn)，因此以無(wú)法完成遠(yuǎn)距離的航行任務(wù)。一般情況下，氣墊船的運(yùn)輸任務(wù)主要是由船塢登陸艦來(lái)完成的。因此，氣墊船進(jìn)塢過(guò)程控制是氣墊船控制中很重要的一部分。然而，氣墊船進(jìn)塢大部分是靠操作人員手動(dòng)完成的。由于人為操作的誤差較大，容易在進(jìn)塢過(guò)程中與船塢登陸艦發(fā)生碰撞導(dǎo)致氣墊船受損。因此本文針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了氣墊

2、船進(jìn)塢過(guò)程控制器，以達(dá)到氣墊船自動(dòng)準(zhǔn)確進(jìn)塢的目的。本文針對(duì)氣墊船的航行特點(diǎn)以及操縱性，在理論研究以及仿真的層面下，設(shè)計(jì)了氣墊船進(jìn)塢過(guò)程控制方法。該方法主要包括三個(gè)部分，分別為：基于灰色預(yù)測(cè)以及最小二乘法擬合直線等原理設(shè)計(jì)了氣墊船航跡引導(dǎo)策略；基于粒子群優(yōu)化算法以及航跡引導(dǎo)策略設(shè)計(jì)出的氣墊船航線對(duì)氣墊船的進(jìn)塢過(guò)程進(jìn)行了深入研究并設(shè)計(jì)了氣墊船進(jìn)塢過(guò)程航跡跟蹤模塊；以及氣墊船航速控制模塊。并且對(duì)該系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。本文將氣墊船作為

3、主要的研究對(duì)象，并且對(duì)氣墊船進(jìn)塢的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了分析以及理論研究。
　　本研究首先按照模塊化建模的思想將氣墊船分成不同的部分并對(duì)各部分分別進(jìn)行建模，然后利用疊加原理將各部分的模型進(jìn)行整合，最終建立了氣墊船四自由度的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。其次，介紹了氣墊船進(jìn)塢過(guò)程航跡引導(dǎo)策略的理論基礎(chǔ)以及設(shè)計(jì)方法。該策略主要包括兩個(gè)部分，分別為基于灰色預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)了航跡引導(dǎo)策略中的塢載艦航跡預(yù)測(cè)模塊以及基于最小二乘法擬合直線設(shè)計(jì)了航跡引導(dǎo)策略中的氣墊船航線設(shè)定

4、模塊。最后，對(duì)該航跡引導(dǎo)策略進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證該策略的可行性。再次，為了設(shè)計(jì)出進(jìn)塢過(guò)程控制系統(tǒng)，介紹了氣墊船進(jìn)塢過(guò)程控制的各種理論基礎(chǔ)。主要包括，改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法、氣墊船航跡跟蹤理論(包括航跡控制和航向控制)以及氣墊船航速控制的理論。這些理論知識(shí)的介紹為氣墊船進(jìn)塢過(guò)程控制器的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。最后，根據(jù)各種控制理論以及控制方法設(shè)計(jì)了氣墊船進(jìn)塢過(guò)程控制器，主要包括航跡跟蹤模塊以及航速控制模塊。本文不但對(duì)整個(gè)方法的工作流程