三体船纵向稳定故障诊断与容错控制方法研究
发布时间：2021-09-19 21:55
三体船作为一种具有高稳定性高耐波性的成熟船型,近几年来一直是研究的热点。本课题基于一艘实际的安装了T型翼控制装置的三体船参数,研究了海浪干扰条件下三体船纵向运动的故障诊断以及鲁棒容错控制问题,最终实现了纵向运动的稳定控制。首先,建立坐标系并对三体船纵向运动进行水动力分析,结合随机海浪模型以及分析得到的T型翼控制装置对三体船的作用力,最终得到了带有输入约束的海浪干扰条件下三体船纵向运动数学模型。然后,我们提出了含有海浪干扰作为输入的三体船纵向运动的故障诊断问题,并采用设计状态观测器的方法来解决问题。根据H-/H?优化指标描述故障诊断系统的鲁棒性与灵敏性,进一步将状态观测器的求解问题转化为性能指标优化问题,最终通过求解线性矩阵不等式（Liner Matrix Inequality,LMI）得到使性能最优的观测器增益矩阵。再通过与所设计的阈值以及残差评价函数进行对比与分析,从而来判断系统之中是否存在故障。接着,针对可能会发生故障的三体船系统进行鲁棒容错控制器设计。建立三体船带参数摄动的传感器故障数学模型,结合李雅普诺夫（Lyapunov）意义下的稳...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三体船六自由度运动及其坐标系本文研究所用到的实体三体船各项参数如表2.1所示
图 2.3 T 型翼产生力rF 的矢量关系图行过程中会产生升沉运动与纵摇运动，因此在通常情况不是平行的。但在实际处理的过程中，我们近似的认为4]。图 2.2 中，rU 为流体与 T 型翼的相对运动速度，'r 为图 2.2 可知以下关系：'tanrU ，11tanRL ， 上的分力可以表示为：1121cos( ) (cos ) cos( )1cos( )(cos )2 cosrz rf LF F LUA C 以看出 T 型翼对船体作用产生的升力远大于其作用产生于阻力作用的力臂，因此我们将 、 、 这三个略 T 型翼对船体产生的阻力及阻力矩，将 T 型翼对船体z 轴平行。升力1L 可以表示为：
哈尔滨工程大学硕士学位论文方向与水的纵向加速度方向相反，大小与 T 型翼的纵向加速度点在 T 型翼处的垂直加速度，fm为 T 型翼的质量。fm可由21 114fm c b 1 122111 0.42511 T 型翼作用附近水域的密度，1 为海浪的波长。究的三体船安装 T 型翼作用在海水中，其密度比空气大，T的关系可由式(2-15)表示。( ) cos( cos sin )kza e e e t e kx ky t 性坐标系中可由下图 2.3 表示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海战科学技术领域最新发展综述[J]. 李红军. 现代军事. 2017(10)
[2]适装T型翼的三体船阻力性能研究[J]. 周广利,艾子涛,黄德波,刘桂杰,郑小龙. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2014(06)
[3]闭环系统故障诊断技术综述[J]. 周东华,刘洋,何潇. 自动化学报. 2013(11)
[4]波浪对穿浪双体船摇荡运动的影响[J]. 韩晓光,吴晞,郑环宇. 舰船科学技术. 2012(04)
[5]海洋空间智能无人运载器技术发展展望[J]. 徐玉如,苏玉民,庞永杰. 中国舰船研究. 2006(03)
[6]高速三体船研究综述[J]. 卢晓平,郦云,董祖舜. 海军工程大学学报. 2005(02)
[7]高速水翼船垂荡与纵摇运动模拟(英文)[J]. 任俊生,杨盐生. 大连海事大学学报. 2002(S1)
[8]静水中高速水翼双体船运动建模和仿真[J]. 任俊生,杨盐生. 大连海事大学学报. 2002(02)
[9]模型预测控制在工业控制领域中的发展与应用[J]. 徐利新,欧阳咸泰,胡中功,文小玲. 武汉化工学院学报. 2001(01)
[10]模型预测控制发展概况[J]. 王献忠,杜维. 自动化与仪器仪表. 1999(04)
硕士论文
[1]带T型翼三体船的阻力及耐波性能研究[D]. 梁洪光.哈尔滨工程大学 2011
[2]滚动轴承故障智能诊断方法的研究及应用[D]. 丁夏完.中央民族大学 2006
本文编号：3402402
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三体船六自由度运动及其坐标系本文研究所用到的实体三体船各项参数如表2.1所示
图 2.3 T 型翼产生力rF 的矢量关系图行过程中会产生升沉运动与纵摇运动，因此在通常情况不是平行的。但在实际处理的过程中，我们近似的认为4]。图 2.2 中，rU 为流体与 T 型翼的相对运动速度，'r 为图 2.2 可知以下关系：'tanrU ，11tanRL ， 上的分力可以表示为：1121cos( ) (cos ) cos( )1cos( )(cos )2 cosrz rf LF F LUA C 以看出 T 型翼对船体作用产生的升力远大于其作用产生于阻力作用的力臂，因此我们将 、 、 这三个略 T 型翼对船体产生的阻力及阻力矩，将 T 型翼对船体z 轴平行。升力1L 可以表示为：
哈尔滨工程大学硕士学位论文方向与水的纵向加速度方向相反，大小与 T 型翼的纵向加速度点在 T 型翼处的垂直加速度，fm为 T 型翼的质量。fm可由21 114fm c b 1 122111 0.42511 T 型翼作用附近水域的密度，1 为海浪的波长。究的三体船安装 T 型翼作用在海水中，其密度比空气大，T的关系可由式(2-15)表示。( ) cos( cos sin )kza e e e t e kx ky t 性坐标系中可由下图 2.3 表示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海战科学技术领域最新发展综述[J]. 李红军. 现代军事. 2017(10)
[2]适装T型翼的三体船阻力性能研究[J]. 周广利,艾子涛,黄德波,刘桂杰,郑小龙. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2014(06)
[3]闭环系统故障诊断技术综述[J]. 周东华,刘洋,何潇. 自动化学报. 2013(11)
[4]波浪对穿浪双体船摇荡运动的影响[J]. 韩晓光,吴晞,郑环宇. 舰船科学技术. 2012(04)
[5]海洋空间智能无人运载器技术发展展望[J]. 徐玉如,苏玉民,庞永杰. 中国舰船研究. 2006(03)
[6]高速三体船研究综述[J]. 卢晓平,郦云,董祖舜. 海军工程大学学报. 2005(02)
[7]高速水翼船垂荡与纵摇运动模拟(英文)[J]. 任俊生,杨盐生. 大连海事大学学报. 2002(S1)
[8]静水中高速水翼双体船运动建模和仿真[J]. 任俊生,杨盐生. 大连海事大学学报. 2002(02)
[9]模型预测控制在工业控制领域中的发展与应用[J]. 徐利新,欧阳咸泰,胡中功,文小玲. 武汉化工学院学报. 2001(01)
[10]模型预测控制发展概况[J]. 王献忠,杜维. 自动化与仪器仪表. 1999(04)
硕士论文
[1]带T型翼三体船的阻力及耐波性能研究[D]. 梁洪光.哈尔滨工程大学 2011
[2]滚动轴承故障智能诊断方法的研究及应用[D]. 丁夏完.中央民族大学 2006
本文编号：3402402
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