双舵双桨船舶的航向/航迹自适应滑模控制

发布时间：2023-05-21 21:54

　　随着世界经济的迅速发展,经济全球化极大的推进了国际间的经济往来,集装箱船舶作为海上运输载体之一日趋繁忙,尽管自2008年金融危机以来,航运业有些低迷,但大型尤其是超大型集装箱船舶可以有效降低单箱运输成本,所以大型化、高速化成为主要发展趋势。其中采用双舵双桨系统的马士基Triple E达到了载箱18000TEU,具有节能、环保与经济的特性。近年来,船舶自动化的要求逐渐提高,研究双舵双桨船舶运动控制问题具有重要的工程意义与价值。(1)根据MMG模型理论,建立双舵双桨船舶模型以及风、浪、流的干扰模型,并以18000TEU的马士基Triple E为研究对象,进行操纵性仿真计算,并与实船数据对比分析。为后续控制算法研究提供有效的被控对象仿真模型。(2)对双舵双桨船舶在大洋航行条件下的航向控制进行研究。针对模型与外界干扰的不确定性,设计非线性迭代滑模控制算法(NISM),避免了对系统不确定项与未知干扰的估计,减少对精确模型的依赖性,抑制抖振。同时,在迭代滑模算法的基础上引进神经网络方法增强控制器的自适应性,进行参数优化,以加快响应速度。(3)考虑在海流等干扰下,对双舵双桨船舶的直线航迹跟踪控制进行...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 双舵双桨船舶发展与船舶运动控制研究现状
    1.3 论文结构
第2章 双舵双桨船舶运动数学模型
    2.1 船舶模型
        2.1.1 船舶运动坐标系及模型
        2.1.2 船舶流体动力及力矩
    2.2 外界干扰力及力矩
        2.2.1 风的干扰力模型
        2.2.2 浪的干扰力模型
        2.2.3 流的干扰力模型
    2.3 船舶操纵性仿真研究
        2.3.1 满载右旋回
        2.3.2 满载Z形试验
    2.4 本章小结
第3章 基于神经网络的迭代滑模船舶航向控制
    3.1 问题描述
    3.2 迭代滑模航向控制设计
        3.2.1 非线性递归迭代滑模航向控制器设计
        3.2.2 系统稳定性分析
        3.2.3 仿真分析
    3.3 CMAC与NISM的集成控制算法
        3.3.1 控制结构设计
        3.3.2 仿真与分析
    3.4 基于RBF的迭代滑模参数优化设计
        3.4.1 航向控制器设计
        3.4.2 仿真分析
    3.5 不同船型的控制效果
    3.6 本章小结
第4章 基于神经网络的迭代滑模船舶直线航迹控制
    4.1 问题描述
    4.2 双舵双桨船舶直线航迹非线性迭代滑模控制结构
        4.2.1 控制结构设计
        4.2.2 稳定性分析
        4.2.3 仿真分析
    4.3 基于神经网络的参数优化系统设计
        4.3.1 控制结构设计
        4.3.2 仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
致谢



本文编号：3821495