船舶航向自抗扰控制及其参数优化

发布时间：2024-12-22 07:10

　　本文针对具有内部参数不确定性和外部扰动的海上船舶自抗扰控制设计和参数优化配置问题,基于线性自抗扰控制技术(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC),建立了船舶航向保持控制器;考虑海浪干扰信号,对舵机运动的幅度和速度进行限制;从频域角度分析了船舶航向线性自抗扰控制系统的稳定性和鲁棒性;考虑实际船舶航向保持控制系统的执行限制,设计了更符合海上操舵经验的适应度函数;最后应用飞蛾扑火算法(Moth-Flame Optimization,MFO)最优化配置系统参数。本文主要创新点如下:(1)针对具有内部参数不确定性和外部扰动的海上船舶设计了航向自抗扰控制器,并解决了舵机模型中舵角的限幅和限速问题。(2)采用频域分析的方法,系统地分析了自抗扰控制器对外部波浪扰动的抑制能力、模型参数不确定时的鲁棒性,计算出系统选择不同控制带宽和观测带宽下的截止频率,从而可以对执行机构带宽参数进行合理配置;提出了船舶航向保持控制器参数的配置规律;设计了基于滑模控制理论提出了反馈控制带宽的计算方法。(3)针对动态过程与稳态过程对控制系统的要求不同的问题,引入增益...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１不同浪高对应的波浪??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｗａｖｅ?ｈｅｉｇｈｔ??２．３航向保持控制器设计??

?波浪作用下船舶航向自抗扰控制及参数优化???其中，Ｘ，，．，和＼２为波浪运动状态，凡为波浪输出，Ｗ为零均值高斯白噪声。??根据式（２．６）和表２．１，可以得到不同浪高时对应的海浪如图２．１，由图２．１可以直观地??看出海浪的频率分布。?：??１?〇?ｒ?ｆ?５?＇?ｔ?Ｉ?Ｉ?....

图４．２三种吃水状态的船艏向输出??Ｆｉｇ．?４．２?Ｈｅａｄｉｎｇ?ｏｕｔｐｕｔ?ｆｏｒ?３?ｌｏａｄｅｄ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??２５?－?－ｊ－?—?－｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??

?大连海事大学专业学位硕士学位论文???８０?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??７０?－?－??６０?＊???－??５〇?，??￣￣￣：??ｒ?４０?＇?／?／??期望航向??＾?／?／??吃水６．８米??＾?３０?－?／?／??吃水９．５米?＿??至?／?／??吃水１２．８米??＾....

图４．３三种吃水状态的舵角输出??Ｆｉｇ．?４．３?Ｃｏｍｍａｎｄ?ｒｕｄｄｅｒ?ａｎｇｌｅ?ｉｎｐｕｔ?ｆｏｒ?３?ｌｏａｄｅｄ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??

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图５．３六种算法适应度函数值迭代过程??Ｆｉｇ．?５．３?ｔｈｅ?Ｆｉｔｎｅｓｓ?Ｖａｌｕｅ?ｏｆ?６?Ａｌｇｏｒｉｓｍｓ?Ｉｔｅｒａｔｉｏｎ?Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ??

?波浪作用下船舶航向自抗扰控制及参数优化???５．５仿真实验及结果??本次仿真实验的环境参数与４．６节相同。舵机控制参数取０．０５，?２０。设定??期望航向％?＝３０°。??５．５．１优化算法对比实验??使用遗传算法（ＧＡ）、粒子群算法（ＰＳＯ）、差分进化算法（ＤＥ）、教学优化算....

本文编号：4019632