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基于VC的舵鳍联合简捷鲁棒控制原型机研制

李纪端  
【摘要】:船舶运动具有耦合的特点,横摇运动和艏摇运动之间的耦合关系是舵鳍联合控制的基础;随着科学技术的发展,安装减摇鳍的船舶越来越多,船舶运动的联合控制将成为未来的发展趋势;当前,为提高船舶舒适性以及满足特种船舶对横摇的特殊要求,对船舶运动控制提出了更高的目标;舵鳍联合控制不仅提高航向保持控制的精度,而且提高船舶减摇能力,达到节约能源、提高航速的目的。所以,研究舵鳍联合控制系统原型机具有较大的理论和现实意义。 本文基于H∞鲁棒控制理论,采用闭环增益成形算法对舵鳍联合控制系统控制器进行了设计,该算法具有设计过程简单、物理意义明显的优点。对舵鳍联合控制系统原型机的硬件和软件进行了设计,系统实现了随动控制、航向保持控制、航迹保持控制、舵鳍联合控制的功能。所设计的软件界面美观、交互性强,与经典航海仪器界面设计思想吻合。并使用VC++编程实现了舵鳍联合系统4自由度非线性仿真数学模型。 使用“育鲲”轮的参数对仿真模型和舵鳍联合控制系统进行测试。测试结果表明,仿真模型精度高,反映了船舶的运动规律,满足工程上使用的精度。使用仿真模型对所设计的舵鳍联合控制系统分别在双机和单机条件下进行测试。结果显示,舵鳍联合控制系统航向保持控制精度高,减摇效果明显。在航迹保持控制模式下,能准确跟踪设定航线,航迹偏差小,转向效果好。在舵速不高的情况下,减摇鳍起到主要的减摇作用,舵起到了辅助减摇作用。 本文在VC++环境下,采用模块化设计方法,完成了舵鳍联合简捷鲁棒控制原型机软件系统的设计和实现,为舵鳍联合控制样机的研制打下了基础。


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