突變控制方法及其在船舶運動中的應用研究.pdf

1、隨著社會的進步、科學技術的發(fā)展，人們在實際工程中所面對的控制對象的特性也變化各異、形態(tài)萬千。尤其在航空航海工程、電力大系統(tǒng)等復雜生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的可能影響系統(tǒng)正常運行的突變現(xiàn)象，迫切需要對其進行描述、分析以及控制。突變理論的創(chuàng)立使其成為可能，但是要進行符合人們意識的控制，則需要結(jié)合控制理論，形成新的理論方法。本論文將致力于探索如何將突變理論同控制技術相結(jié)合，形成突變控制的方法論，探討其理論體系框架，并試探性地應用到航海工程——船舶運動及穩(wěn)

2、定性控制中去。
　　 突變控制理論體系的初步建立過程是在綜合和總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎上進行的，體系框架主要包括突變的定義、突變控制的提出、突變控制系統(tǒng)模型、突變特性分析方法、突變控制方法、突變控制系統(tǒng)設計等若干方面的內(nèi)容，旨在為突變控制的應用提供一定的指導。
　　 突變控制作為一個理論體系，固然包含正反兩個主要目標：一是在保持系統(tǒng)原有平衡點不變的條件下，為系統(tǒng)建立有益的突變，稱為突變控制；二是消除或抑制系統(tǒng)中的有害突變，

3、稱為反突變控制。本文以此為主要線索，分別研究了突變建立方法和突變抑制方法，并成功應用于船舶航行過程中的多種運動狀態(tài)。
　　 突變建立控制的目的是在系統(tǒng)指定位置處通過控制輸入建立需要的突變特性，主要包括靜態(tài)突變特性和動態(tài)突變特性。針對靜態(tài)突變的主要形式，提出了靜態(tài)突變控制器的設計方法。這種方法結(jié)合靜態(tài)分叉突變的判別條件，使用待定系數(shù)法，可以設計出各種類型的靜態(tài)突變，且控制器簡單易行。而對于動態(tài)突變，由于其維數(shù)的影響，分別提出了基于

4、經(jīng)典判據(jù)的低維突變控制器和基于隱式判據(jù)的高維突變控制器，極大限度地擴展了控制技術的應用范圍。
　　 工程實踐中大部分系統(tǒng)需要抑制可能出現(xiàn)的各種突變形態(tài)，主要原因是由于這些突變現(xiàn)象可能使系統(tǒng)失穩(wěn)，無法工作在正常狀態(tài)下。本文對典型的靜態(tài)突變、動態(tài)突變以及分支突變現(xiàn)象進行分析和研究，在船舶運動模型中加以具體分析，設計控制律，以保證抑制突變現(xiàn)象的發(fā)生。
　　 首先，對潛艇近水面波浪力擾動下操縱運動系統(tǒng)中的靜態(tài)跨臨界分叉突變現(xiàn)象進