基于QFT的SWATH船纵向运动控制研究

发布时间：2019-08-08 07:30

【摘要】：小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull, SWATH)是一种耐波性能优良的高性能船舶,它拥有宽敞的甲板面积,中高速下阻力小,能够完成多种任务以及满足各种航海要求等优点,受到各国广泛关注。由于SWATH船的水线面面积较小,船体的纵向恢复力矩相应减小。随着航行速度的增加,作用在下潜体上的孟克(Munk)力矩会快速增加,导致船体容易发生纵向运动失稳。目前,解决这个问题的主要方法是在SWATH船的下潜体内侧安装合适尺寸的稳定鳍。安装合适稳定鳍的SWATH船在海浪中具有较好的运动性能,但是为了满足一些特殊作业平台和舒适乘坐要求,对鳍采用一定的控制方法来进一步改善SWATH船的纵向运动性能是必要的。 本文回顾了SWATH船的结构特点及其发展现状,介绍了定量反馈理论(Quantitative Feedback Theory, QFT)的基本原理,给出了QFT控制系统设计方法的一般特点以及设计过程。考虑到实际的SWATH船纵向运动系统是典型的多变量、非线性、耦合系统,且存在参数不确定性和外部扰动,本文基于QFT对其进行了纵向运动控制研究,设计了QFT对角控制器和QFT非对角控制器。由于QFT方法将对象的不确定性、外部干扰等转化为系统的某些性能指标要求,从而所设计的控制器具有较好的鲁棒性。在5级模拟海况下,对不同航速时的某型号SWATH船纵向运动模型进行控制仿真,仿真同时考虑执行机构的影响。在加入控制器后,不同航速下SWATH船的垂荡运动和纵摇运动都能得到很好的抑制,SWATH船的纵向运动性能明显改善。仿真结果表明设计的控制器对模型的不确定性和外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.951;U664.82

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴梵,陈志坚,刘巨斌,吕岩松;小水线面双体船在波浪中的水动力计算[J];船舶工程;2004年01期

2 许辉,邹早建;小水线面双体船粘性流数值模拟[J];船舶工程;2004年02期

3 韩端锋,王庆,黄德波;直/斜支柱SWATH的兴波阻力预报[J];船舶工程;2004年04期

4 陈正超;李铁骊;;小水线面双体船纵向运动控制系统研究[J];船舶;2006年02期

5 董祖舜，，董文才;小水线面双体船（SWATH）耐波性特点及影响因素分析[J];海军工程学院学报;1995年01期

6 邹早建,罗青山,徐海祥,史一鸣;SWATH船型及其阻力性能计算[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2002年03期

7 史文强;于宪钊;;国外小水线面双体船发展状况及趋势[J];舰船科学技术;2012年S2期

8 王敏;洪超;;小水线面双体船稳定鳍控制策略研究[J];舰船科学技术;2012年S2期

9 梁利华;王保华;贾鹤鸣;;基于干扰观测器的SWATH船运动非线性预测控制[J];控制与决策;2014年03期

10 毛筱菲;小水线面双体船在波浪中的运动响应预报[J];船海工程;2005年04期

相关博士学位论文 前1条

1 刘强;SWATH船稳定鳍方案的优化及纵向运动控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

本文编号：2524231