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基于VB仿真的船舶转向鲁棒控制

袁恩铭  
【摘要】:船舶转向控制是船舶运动控制研究的重要课题,也是自动舵的一个重要环节。众多科研人员对其进行了深入研究,取得了很多成果,其中以鲁棒控制理论为基础的闭环增益成形算法能较好的对船舶转向进行控制,并且通过MATLAB仿真取得了较好的控制效果。由于MATLAB难以直接应用于工程实践,因此本文运用VB仿真了闭环增益成形算法对船舶转向的有效控制,为此算法运用到船舶工程实践中奠定了基础。 本文采用的船舶运动数学模型为六自由度的Norrbin非线性模型,通过仿真实验求出了船舶K,T指数。在控制器设计方面,运用H_∞鲁棒控制理论和闭环增益成形算法整定了PID参数,使得整个控制器具有鲁棒性。在实际编程仿真中,对控制器的离散采用的是差分反演法。另外考虑到大风浪对船舶运动的影响,通过计算保向舵角,从而对船舶转向进行了预补控制。在程序设计方面,为了提高仿真实验的效率,添加了船舶旋回圈计算等新功能。 通过仿真模拟,实验效果较好。在航向保持控制中,由于采用了闭环增益成形算法,船舶能在几乎没有超调的情况下较快的到达设定航向;在引入了风浪预补舵角之后,能够在7级风下保持良好的控制效果;在船舶转向过程中,通过平滑处理实现了船舶的合理转向。 本文以VB仿真实现了对船舶运动控制的模拟,所设计的控制器具有鲁棒性,转向效果良好。通过对VB程序的改进,使模拟环境的操作性更强,用户使用更方便,整个程序更易于阅读与修改。


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