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基于遗传算法的推力鳍控制系统设计研究

郭莲英  
【摘要】: 船舶减摇作为一门专门的技术已有近百年的历史,在这期间人们提出了各种设想的装置来减少船舶的横摇。目前得到大量推广使用的减摇装置大体有三种:即舭龙骨、减摇水舱和减摇鳍。而减摇鳍作为一种主动式减摇装置,在船舶减摇方面已得到广泛的应用。减摇鳍对于中、高速船舶具有减摇效率高、占用舱内体积小、易于控制的优点,但当船在低航速下运行时,减摇鳍的减摇效果极低。为了充分发挥减摇鳍所具有的优点,同时又能提高船舶在低航速(或零航速)下的减摇能力,本文提出一种新型船舶减摇装置——推力鳍。该装置经水池实验并对实验数据分析研究,证明推力鳍能较大地提高船舶在低航速下的减摇能力,是一种具有开发前景的船舶全航速减摇装置。 首先,本文根据推力鳍减摇装置的实验数据,计算出实验鳍、桨单独作用时的升力系数,因为实际用鳍、桨的物理尺寸与实验鳍、桨的物理尺寸是成比例的,所以根据鳍、桨的升力公式,带入计算出的鳍、桨升力系数,可计算出实际用鳍、桨的升力,同时根据实验数据,计算出整体推力鳍的升力。 其次,建立推力鳍装置控制系统,并对其进行了控制方案的研究。 最后,对推力鳍减摇装置控制系统用Matlab语言进行仿真,并应用遗传算法理论,对推力鳍控制系统中的PID控制器参数进行优化,并将仿真效果与传统的鳍的减摇仿真效果进行对比,从仿真效果上可以看出,推力鳍减摇装置控制系统的减摇效果在低航速下优于传统的鳍的减摇效果,而且在中、高航速下推力鳍的减摇效果也能达到传统鳍的减摇效果,打到了设计的目的。


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