船舶橫搖運(yùn)動(dòng)智能控制及其虛擬現(xiàn)實(shí)仿真研究.pdf

1、船舶劇烈的搖蕩會(huì)損害船體結(jié)構(gòu)及主要部件，降低船舶航速和穩(wěn)定性，會(huì)導(dǎo)致船員暈船，降低船上工作人員的工作效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致船舶傾覆沉沒。而船舶的各種搖蕩運(yùn)動(dòng)中，橫搖運(yùn)動(dòng)對(duì)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(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域一直備受關(guān)注的課題，減搖鰭系統(tǒng)則是應(yīng)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(duì)象，重點(diǎn)研究了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶橫搖運(yùn)動(dòng)智能控制算法和船舶減搖鰭控制系統(tǒng)的

2、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，其目的是為了進(jìn)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(gè)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(duì)船舶橫搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了受力分析建立了船舶線性橫搖運(yùn)動(dòng)模型。在研究大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文提出了船舶橫搖運(yùn)動(dòng)基于二進(jìn)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的智能PID控制算法。小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(luò)固有的自學(xué)習(xí)自適應(yīng)

3、的優(yōu)點(diǎn)，把它與PID控制算法相結(jié)合，可以建立參數(shù)自學(xué)習(xí)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(jié)果表明，基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的PID控制算法能夠克服常規(guī)PID控制適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，而且可以有效的抑制擾動(dòng)，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。然后本文利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)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(jié)合起來，并按照某新型船舶的減搖鰭儀表盤設(shè)計(jì)生成了虛擬儀表盤，實(shí)現(xiàn)了三位一體的仿真效果?？梢酝ㄟ^操縱