船舶舵機(jī)建模與航跡舵系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，港口日趨繁忙，對(duì)船舶航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性要求不斷提高，對(duì)航向、航跡的控制精度要求也越來(lái)越高；現(xiàn)有的船舶控制系統(tǒng)以航向控制或間接航跡控制系統(tǒng)為主，其控制性能和結(jié)構(gòu)都有待進(jìn)一步的提高。因此，綜合考慮船舶控制系統(tǒng)的各個(gè)部分(如舵機(jī)伺服系統(tǒng))，設(shè)計(jì)控制精度高的船舶控制系統(tǒng)已成為當(dāng)今一個(gè)重要的研究課題。本課題的主要任務(wù)是在實(shí)際液壓舵機(jī)模型和船舶四自由度模型的基礎(chǔ)上，考慮船舶所受到的環(huán)境干擾力影響，對(duì)船舶航跡控制的兩種方式及控制算

2、法進(jìn)行了研究。 首先，利用MMG(Manoeuvring Mathematical Model Group)建模思想建立了船舶四自由度分離型數(shù)學(xué)模型及所受環(huán)境干擾力(風(fēng)浪流)模型，基于譜分析理論對(duì)變動(dòng)風(fēng)和不規(guī)則波進(jìn)行了仿真研究。針對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)—液壓舵機(jī)系統(tǒng)，詳細(xì)討論了在船和螺旋槳干擾下的舵力和力矩的計(jì)算方法；以某一型號(hào)的液壓舵機(jī)為對(duì)象，考慮舵機(jī)系統(tǒng)各部分的運(yùn)動(dòng)方程及其系統(tǒng)的控制方法，使用SIMULINK工具箱

3、，在一定簡(jiǎn)化條件下建立了其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，充分考慮操舵伺服系統(tǒng)這一舵角閉環(huán)的動(dòng)態(tài)行為。 船舶的航跡控制是本文另一個(gè)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，其中對(duì)航跡控制的控制方式、航跡誤差的計(jì)算以及轉(zhuǎn)向航跡段的控制策略進(jìn)行了研究。針對(duì)間接法和直接法，采用開(kāi)關(guān)切換型模糊-PID和PID兩種算法設(shè)計(jì)了航跡控制器。不同的海情下，在轉(zhuǎn)向航跡段使用轉(zhuǎn)向控制策略，使用開(kāi)關(guān)切換型模糊-PID控制器對(duì)航跡控制進(jìn)行了仿真。 本文所設(shè)計(jì)的船舶航跡控制系統(tǒng)，對(duì)大型水面艦