船舶舵减纵摇控制方法研究

发布时间：2017-03-23 18:02

  本文关键词：船舶舵减纵摇控制方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船舶减摇是船舶与海洋工程的重要课题之一。从国Qg外的情况来看，减横摇的技术已日趋成熟并逐步走向完善，而减纵摇的问题还没有得到很好的解决。如果能够找到有效的减纵摇方法，对于舰载飞机起降、船舶的适居性和航行性等都是十分有意义的。 本文通过对船舶减纵摇方面国Qg外的相关研究状况的分析，采用π型舵作为减纵摇装置，首先，基于切片理论建立了两自由度的船舶纵向运动方程。其次，利用递推最小二乘法对随机海浪扰动力和扰动力矩进行建模。然后，分别采用经典随机最优控制和扩展随机最优控制对减纵摇的效果进行了对比研究，包括经典卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的分析研究。最后，将广义预测控制引入到舵减纵摇的研究中，探讨了基于状态空间的广义预测控制算法。 通过理论分析和大量的仿真结果表明，对于舵减纵摇，经典的随机最优控制的效果一般，而扩展随机最优控制和广义预测控制都能取得较为满意的效果。
【关键词】：船舶 舵减纵摇 随机海浪 扩展卡尔曼滤波 扩展随机最优控制 状态空间 广义预测控制
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U664
【目录】：

• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题来源、背景和意义8-10
• 1.2 船舶减纵摇研究与发展概述10-14
• 1.3 本文所做主要工作14-16
• 第2章 船舶纵向运动建模16-32
• 2.1 船舶六自由度运动16-18
• 2.2 船舶纵向运动方程18-20
• 2.3 切片理论与船舶建模20-24
• 2.3.1 船舶建模理论基础20-21
• 2.3.2 切片理论与船舶纵向运动建模21-24
• 2.4 海浪谱公式与随机海浪谱分解24-28
• 2.4.1 海浪谱公式25-26
• 2.4.2 随机海浪谱分解26-28
• 2.5 基于海浪谱加权平均的船舶纵向运动建模28-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 随机海浪扰动建模32-49
• 3.1 经典功率谱估计32-36
• 3.2 经典功率谱估计改进方法36-37
• 3.3 平稳随机过程作用下的线性系统分析37-39
• 3.4 基于最小二乘法的参数估计39-43
• 3.4.1 最小二乘法39-40
• 3.4.2 递推最小二乘法40-42
• 3.4.3 递推最小二乘法的改进算法42-43
• 3.5 随机海浪扰动建模43-48
• 3.5.1 随机海浪扰动特性43-44
• 3.5.2 随机海浪扰动成型滤波器44-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 纵摇随机最优控制49-71
• 4.1 线性系统的离散化方法49-50
• 4.2 经典Kalman滤波50-57
• 4.3 经典随机最优控制57-60
• 4.3.1 有限时间最优调节器57-59
• 4.3.2 无限时间最优调节器59-60
• 4.4 分离性原理60-63
• 4.5 基于扰动建模的LQG设计63-70
• 4.5.1 扩展Kalman滤波63-67
• 4.5.2 扩展随机最优控制67-70
• 4.6 本章小结70-71
• 第5章 船舶纵向运动广义预测控制71-82
• 5.1 预测控制概述71-73
• 5.2 预测控制基本原理73-75
• 5.3 广义预测控制的基本方法75-78
• 5.4 基于状态空间的多变量广义预测控制78-81
• 5.5 本章小结81-82
• 结论82-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果88-89
• 致谢89

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 陈虹丽;基于π型舵船舶纵向多变量随机控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

3 彭秀艳;船舶运动姿态在线预报及仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 李向荣;基于莫尔条纹法的扭转测量技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2006年

5 孙宏放;具有斜舵的船舶综合减摇控制及预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 陈正超;小水线面双体船纵向运动控制系统研究[D];大连理工大学;2006年

3 苏婷婷;三自由度转台的控制与应用[D];哈尔滨工程大学;2007年

4 徐琳琳;船舶运动仿真及建模预报研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

5 常进;带T型翼的穿浪船运动姿态控制系统（RCS）研究[D];武汉理工大学;2012年

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本文编号：264256