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《船舶橫向運動狀態(tài)估計及控制研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾濱：F程大學碩士學位論文摘要船舶利用航向舵減搖是近些年發(fā)展起來的一種新型的減搖技術(shù)。它的造價低，體積適宜，占空間小，使用維修方便，不僅可以在大中型的民船上應(yīng)用，又便于對沒有配備減搖控制裝置的現(xiàn)役艦船進行加裝改造受到船舶工業(yè)界關(guān)注。因此它有著極其廣闊的應(yīng)用前景。本文應(yīng)用卡爾曼濾波和隨機多變量最優(yōu)控制理論對已知的船舶模型首先進行狀態(tài)估計，然后再應(yīng)用隨機最優(yōu)控制來操縱航向舵以達到減搖的目的。由于隨機海浪對船舶的擾動力和擾動力矩是平穩(wěn)隨機過程，它是一種有色噪聲，而經(jīng)典卡爾曼濾波要求系統(tǒng)的干擾是白噪聲。因此，一方面
2、可以將有色噪聲的干擾力和干擾力矩作為白噪聲直接應(yīng)用卡爾曼濾波對船舶進行狀態(tài)估計，然后，再利用隨機最優(yōu)控制理論控制航向舵，稱該方法為次優(yōu)隨機控制。另一方面，可以通過海浪干擾成形濾波器，對海浪干擾進行有理建模，然后引入白噪聲作為新系統(tǒng)的輸入，進行系統(tǒng)擴展，再應(yīng)用卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計，最后應(yīng)用隨機最優(yōu)控制理論控制航向舵進行減搖，稱該方法為最優(yōu)隨機控制。本文還采用了參數(shù)自整定模糊PID控制策略來實現(xiàn)船舶的航向舵減橫搖控制，也得到了比較好的控制效果。本文通過理論研究和大量的仿真結(jié)果表明，船舶利用航向舵減橫搖是可行的，
3、本文所采用的隨機控制和模糊PID控制具有較好的控制效果。關(guān)鍵詞：卡爾曼濾波；成形濾波器；隨機控制；模糊控制ABSTRACTItisanewtypesofantirollingtechnologydevelopedinrecentyearsthatshippingutilizestherudderstoreducetheroll．Ithasmanyfeaturessuchaslowfabricatingcost．feasiblevolume，andconvenientmaintenance．Itnotonlyc
4、anbeappliedinlarge—and—middle—scalenavalshipandmerchantship，butalsocanbeconvenienttOinstallandrebuildintheactivenavalvesselswhichhavenoantirollingequipment．Soithasanextremelywideapplicationprospect．Inthispaperweestimatethestatestotheknownboatmodelatfirstusi
5、ngKalmanfilterandstochasticmultivariateoptimumcontroltheory,andthenusestochasticoptimumcontroltohandleruddersinordertoachievethegoalofreducingrotting．Disturbingforceandmomentofshippingproducedbyrandomwavearethesteadystochasticprocess，itisakindofcolorednoise
6、，buttraditionalKalmanfilterdemandsthatdisturbofsystemisthewhitenoise．Therearetwomethodsalternatively．Ononehand，wecanregardthedisturbingfurceandmomentofcolorednoiseaswhitenoiseusedintheKalmanfiltertoestimatethestates，andthenweutilizethestochasticoptimumcontr
7、oltheorytocontroltherudders．Thismethodiscalledhypo—optimumstochasticcontr01．Ontheotherhand，wecanmodelthewavethroughmodelingfilterofwavedisturb，andthenimportthewhitenoiseintothenewsystemastheinputexpandingthesystemandestimatestatesthroughKalmanfilter,lastlyc
8、ontrolruddersreducingrollingthroughstochasticoptimumcontroltheory．Thismethodiscalledoptimumstochasticcontr01．InthistextfuzzyPIDcontrollerwhichparametersareself-adaptingisadoptedtorealizethepurposeofred
