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《大连海事大学》 2009年
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船舶横摇运动中的混沌及其鲁棒控制

王坤飞  
【摘要】: 船舶在海浪中航行时,易产生大幅的横摇运动,船舶做大幅横摇运动时表现出复杂的非线性。这种复杂的非线性在外力及其他因素激励下极易导致船舶的倾覆。本文尝试利用混沌理论去解释船舶横摇运动中的非线性运动,并最终实现对船舶横摇运动中混沌现象的控制从而使船舶摆脱了混沌态。 首先,本文利用牛顿定律建立船舶横摇运动的线性模型。其次针对大幅横摇运动中阻尼力矩和恢复力矩的非线性,分别建立非线性阻尼力矩模型和非线性恢复力矩模型。本文将波浪看成规则波,看成是外部唯一扰动力,由此建立船舶横摇运动的非线性方程,并参考具体的船舶参数,从而得到船舶横摇运动的具体非线性模型。 其次,利用Matlab编写M函数,分别绘制出了该非线性系统的分岔图、时域响应图、相空间图,从绘制结果中发现当船舶横摇运动中的最大波倾角和遭遇浪频率在某一范围内,系统出现了类似于混沌的特性。 然后,针对具体船舶横摇非线性模型,利用判断混沌的关联维数法和Lypaunov特性指数法分别对船舶横摇运动中的混沌态进行了判别,最终得出船舶横摇运动在某一参数变化范围内会出现混沌运动。并且寻找到了与其对应的描述混沌的非线性方程,即Duffing方程。 最后,针对船舶横摇运动的混沌模型,运用状态反馈精确线性化方法将其线性化,再利用闭环增益成形算法设计鲁棒控制器,运用Sinndink工具箱进行仿真验证,仿真结果表明,所设计的控制器具有较好的控制效果和鲁棒性,并且使船舶横摇运动最终摆脱了混沌现象。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U661.3

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李天伟;黄谦;杨绍清;李正友;;舰船惯导航行数据的重构及混沌特性分析[J];舰船科学技术;2012年03期
2 张显库;王坤飞;;船舶横摇运动中的混沌及其非线性简捷控制[J];中国造船;2010年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周立师;排水型船横摇阻尼的理论与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 董磊;刘贤兴;孙宇新;;无轴承异步电机径向悬浮力的微分几何变结构解耦控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 阮久宏;李贻斌;;一种新的智能控制器设计方法及其在船舶航向控制中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗启彬;基于混沌理论的遥测信息安全技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
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4 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 陈猛;基于DSP和模糊PID的稳定平台的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 周耀华;三体船横摇阻尼及非线性运动预报方法[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 黄谦;李天伟;杨绍清;李正友;;基于双脉冲参量微扰的船舶运动混沌控制技术[J];舰船科学技术;2012年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 卢世坤;李夕海;牛超;陈蛟;;时间序列的非线性非平稳特性研究综述[A];国家安全地球物理丛书(八)——遥感地球物理与国家安全[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 章文俊;小波神经网络算法及其船舶运动控制应用研究[D];大连海事大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张显库;吕晓菲;郭晨;杨盐生;;船舶航向保持的鲁棒神经网络控制[J];船舶力学;2006年05期
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7 张显库,贾欣乐;闭环增益成形控制新算法及其应用[J];电子学报;1999年11期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;不规则横浪中船舶大角横摇的非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
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10 代亮;杨波;庄毅;石爱国;杨宝璋;;大风浪中船载大型物件的系固安全[A];海浪海啸与实用航海技术[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 孙伟;船舶U型减摇水舱控制系统设计及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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7 张婧;舰船结构在爆炸作用下的非线性响应及可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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10 赵为平;大型水面舰艇综合平衡系统研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 李佳;船舶破舱浸水的横摇运动时域计算及破舱稳性研究[D];上海交通大学;2009年
4 过立松;减摇水舱特性及其控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 彭东升;斜浪船舶参数横摇数值模拟和试验研究[D];大连理工大学;2013年
6 杨威;破损进水对船舶运动的影响研究[D];武汉理工大学;2009年
7 胡开业;船舶在波浪中的非线性横摇运动及其稳定性分析[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 张彩华;船舶参数激励横摇及其运动稳定性分析[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 王田华;内倾船型在波浪中的倾覆特性研究[D];中国舰船研究院;2012年
10 付丽坤;纵向规则波中参数横摇的数值模拟[D];上海交通大学;2007年
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