船舶橫搖運動智能控制及其虛擬現(xiàn)實仿真研究.pdf

1、船舶劇烈的搖蕩會損害船體結構及主要部件，降低船舶航速和穩(wěn)定性，會導致船員暈船，降低船上工作人員的工作效率，嚴重時甚至會導致船舶傾覆沉沒。而船舶的各種搖蕩運動中，橫搖運動對船舶的危害最大。因此，尋求有效的方法來減小船舶橫搖是船舶運動控制領域一直備受關注的課題，減搖鰭系統(tǒng)則是應用最廣泛研究最多的一種船舶減橫搖裝置。
　　 本文以船舶減搖鰭控制系統(tǒng)作為研究對象，重點研究了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡的船舶橫搖運動智能控制算法和船舶減搖鰭控制系統(tǒng)的

2、虛擬現(xiàn)實仿真，其目的是為了進一步提高船舶在不同工況下的減搖效果，提高船舶的耐波性和適航性，并為船舶減搖鰭控制系統(tǒng)研究提供一個可視化的仿真環(huán)境。
　　 本文首先基于譜分析理論建立了海浪模型以及波傾角模型，并對船舶橫搖運動進行了受力分析建立了船舶線性橫搖運動模型。在研究大量參考文獻的基礎上，本文提出了船舶橫搖運動基于二進小波神經(jīng)網(wǎng)絡整定的智能PID控制算法。小波神經(jīng)網(wǎng)絡具有小波分析特有的多尺度分辨特性和人工神經(jīng)網(wǎng)絡固有的自學習自適應

3、的優(yōu)點，把它與PID控制算法相結合，可以建立參數(shù)自學習的智能PID控制器，使船舶在不同海況、航向下都具有良好的減搖效果。仿真結果表明，基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡整定的PID控制算法能夠克服常規(guī)PID控制適應性差的缺點，而且可以有效的抑制擾動，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。然后本文利用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)了船舶減搖鰭系統(tǒng)的可視化仿真，將海浪模型、船舶模型和智能控制算法結合起來，并按照某新型船舶的減搖鰭儀表盤設計生成了虛擬儀表盤，實現(xiàn)了三位一體的仿真效果?？梢酝ㄟ^操縱