侧壁式气垫船升沉运动控制研究

发布时间：2017-08-29 00:26

  本文关键词：侧壁式气垫船升沉运动控制研究

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【摘要】：侧壁式气垫船是一种高性能船舶,具有航速高、甲板面积宽敞、操纵性好、兴波小、乘坐舒适等优点,在海洋军事行动、救援活动、资源开采等方面得到了广泛应用。侧壁式气垫船作为接驳、补给作业船时,受到海浪影响会产生剧烈的升沉运动,严重影响了人员或物资的安全转移。侧壁式气垫船升沉运动存在着模型参数不确定性以及外界扰动不确定性,因此,对侧壁式气垫船的升沉运动进行抑制,降低其升沉运动幅值,具有十分重要的理论研究价值和现实意义。滑模控制能够保证系统不受参数摄动和外部干扰的影响,表现出了极强的鲁棒性,为解决侧壁式气垫船升沉运动控制问题提供了有效途径。本文主要完成如下研究工作：针对具有参数不确定性和时变海浪扰动的侧壁式气垫船升沉运动控制问题,首先,应用自适应技术设计自适应律,估计由参数不确定性和时变海浪扰动构成的复合扰动的未知界,基于此,应用滑模控制方法,设计鲁棒自适应滑模控制律,并引入边界层方法消除滑模控制引起的抖振现象,实现气垫船升沉运动控制；进一步,设计扰动观测器,实时在线估计由参数不确定性和时变海浪扰动组成的复合扰动,并将滑模控制与扰动观测器相结合,设计鲁棒自适应控制律,实现气垫船升沉运动控制：针对具有未知数学模型参数以及时变海浪扰动的侧壁式气垫船升沉运动控制问题,将滑模控制与自适应径向基神经网络结合,构造两个径向基神经网络分别逼近滑模控制中的等效控制项和时变扰动,进一步设计估计器对径向基神经网络输出与逼近目标之间的偏差进行估计,并应用于升沉运动神经滑模控制律设计,实现气垫船升沉运动控制。最后,以一艘挪威海军的侧壁式气垫船为对象进行了仿真研究,仿真结果验证了所设计的三种侧壁式气垫船升沉运动控制律的有效性。
【关键词】：侧壁式气垫船 升沉运动 滑模控制 扰动观测器 神经网络
【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】：U674.943;U664.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 论文研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.3 本文主要内容12-14
• 第2章 侧壁式气垫船升沉运动及海浪扰动数学模型14-18
• 2.1 侧壁式气垫船升沉运动数学模型14-16
• 2.2 海浪扰动数学模型16-18
• 第3章 滑模控制与李雅普诺夫稳定性定理18-26
• 3.1 滑模控制的基本原理18-23
• 3.1.1 滑模控制算法的理论基础18-22
• 3.1.2 滑模控制的特点及其应用22
• 3.1.3 滑模控制的抖振问题及其削弱方法22-23
• 3.2 李雅普诺夫稳定性定理23-26
• 3.2.2 李雅普诺夫意义下的稳定性24
• 3.2.3 李雅普诺夫第二法(直接法)24-26
• 第4章 侧壁式气垫船升沉运动控制律设计26-58
• 4.1 侧壁式气垫船升沉运动鲁棒自适应滑模控制26-35
• 4.1.1 控制律设计及稳定性分析26-30
• 4.1.2 仿真研究30-35
• 4.2 基于扰动观测器的滑模控制律35-46
• 4.2.1 扰动观测器35-37
• 4.2.2 控制律设计及稳定性分析37-41
• 4.2.3 仿真研究41-46
• 4.3 神经滑模控制律设计46-58
• 4.3.1 径向基神经网络46-48
• 4.3.2 控制律设计及稳定性分析48-53
• 4.3.3 仿真研究53-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间公开发表论文63-64
• 致谢64

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本文编号：750351