欠驱动水面船舶镇定控制的研究

发布时间：2017-10-14 12:36

  本文关键词：欠驱动水面船舶镇定控制的研究

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【摘要】：欠驱动系统是指系统的独立控制变量的个数小于系统自由度的个数,简单的来说就是输入要比控制的量少。应用欠驱动系统,不但能够减少控制设备的花费和重量,而且在现实情况下,当某个设备出现故障不能正常的执行的时候,可以基于欠驱动的知识,利用剩余的正常设备继续执行命令,增强了系统的稳定性。所以,欠驱动系统越来越引起了广大学者的关注。本文以常规水面船舶为研究对象,在一定的假设前提下,系统是欠驱动的,主要研究关于欠驱动水面船舶的镇定控制问题,建立了船舶运动的动态数学模型,并由此简化出了欠驱动水面船舶的三自由度模型。重点考虑欠驱动水面对称船舶模型,这就是说模型中的惯性参数矩阵和阻尼矩阵上的非对角线元素均为零。对欠驱动水面对称船舶进行微分同胚变换,只要证明其中的一个子系统能渐进稳定,就能证明整个系统也能渐进稳定。研究一类欠驱动水面对称船舶的全局K指数镇定控制问题。首先,对船舶模型进行全局微分同胚变换和状态时变变换,再对其进行解耦,使之化为线性子系统和线性时变子系统,这样就将原来系统的复杂镇定问题转化为两个子系统的镇定问题；然后,为每个简单子系统设计独立的控制律,实现欠驱动船舶的全局K指数镇定。最后对系统进行仿真,证明设计的控制器能够使系统镇定到原点。
【关键词】：欠驱动水面船舶 K指数镇定 解耦控制
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9-11
• 1.2 课题的研究现状11-14
• 1.2.1 欠驱动船舶的镇定控制研究情况11-13
• 1.2.2 欠驱动船舶镇定控制存在问题13-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 第二章 欠驱动水面船舶的运动模型15-28
• 2.1 引言15-16
• 2.2 参考坐标系及其坐标系的规定16-18
• 2.3 船体运动特性18-23
• 2.3.1 运动学特性18-19
• 2.3.2 动力学特征19-23
• 2.4 水面船舶的数学模型23-25
• 2.5 运动学模型的微分同胚变换25-26
• 2.6 本章总结26-28
• 第三章 欠驱动船舶全局一致渐进稳定的镇定控制28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 控制模型及状态变化29-33
• 3.3 稳定性分析33-36
• 3.4 仿真实现36-40
• 3.5 本章总结40-41
• 第四章 欠驱动船舶全局K指数镇定的解耦控制41-57
• 4.1 引言41-42
• 4.2 控制器的设计及稳定性分析42-48
• 4.3 解耦控制的实现48-52
• 4.3.1 解耦方法的提出48
• 4.3.2 解耦方法的实现48-52
• 4.4 仿真实现52-56
• 4.5 结论56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63

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本文编号：1031122