【摘 要】
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船舶横摇对航行的安全性和舒适性具有极大的影响,减摇鳍作为一种主动式减摇装置,以其出色的减摇效果广泛安装于各类型船舶上。滑模变结构控制以其设计简单,对扰动和系统参数
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船舶横摇对航行的安全性和舒适性具有极大的影响,减摇鳍作为一种主动式减摇装置,以其出色的减摇效果广泛安装于各类型船舶上。滑模变结构控制以其设计简单,对扰动和系统参数变化具有不变性的特点,可以提高减摇鳍在不同海况下的减摇效果。本文基于此,重点研究减摇鳍系统的滑模变结构控制算法,并结合模糊控制,有效的减弱了滑模控制的抖振现象。本文的重点研究内容可归纳为以下几点:(1)基于波能谱分析理论,建立长峰波随机海浪扰动模型,采用等能量离散化方法,对不同海情的波高和波倾角进行了数字仿真。(2)考虑海况较恶劣时,横摇运动中存在的非线性因素,针对某艘护卫舰提供的船舶参数,建立了船舶横摇非线性数学模型。(3)根据滑模控制原理,为所研究的减摇鳍系统设计了滑模控制器,仿真结果表明,减摇鳍的滑模控制能够有效地减小船舶横摇,并且海况变得恶劣时,仍能维持较高的减摇效率,说明所设计的控制器鲁棒性较好。(4)滑模控制在设计过程中需要预估干扰和不确定项的上界值,这增加了滑模控制设计的难度。针对于此,本文结合模糊控制,通过设计合适的规则库,设计了基于切换增益调节的模糊滑模控制,使得系统能够自动调整切换函数的增益。(5)针对滑模控制的抖振现象,本文采用模糊控制来调节滑模控制中引起抖振产生的切换项。仿真结果表明,该方法能够有效的削弱控制信号的抖振,并取得良好的减摇效果。
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