兩對鰭減搖系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、在兩對鰭減搖系統(tǒng)中，前鰭對后鰭產(chǎn)生水動力擾動，使得系統(tǒng)減搖效果受到嚴(yán)重影響。針對節(jié)能問題，船舶能量優(yōu)化的研究也成為新的目標(biāo)。而當(dāng)前對減搖問題的研究很少會關(guān)注能量消耗的問題。在保證減搖效果的前提下，研究針優(yōu)化能量消耗的控制器也成為必要。本文通過深入研究兩對鰭減搖系統(tǒng)以及能量優(yōu)化方面的文獻資料，建立兩對鰭減搖系統(tǒng)的綜合性能指標(biāo)，并針對該指標(biāo)進行優(yōu)化控制器設(shè)計。在分析前后鰭相互影響的前提下，建立包含后鰭升力損失項的兩對鰭系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，對后鰭隨

2、動系統(tǒng)進行控制器設(shè)計，補償后鰭升力損失，設(shè)計優(yōu)化控制策略，使減搖系統(tǒng)達到減搖性能和能量優(yōu)化的綜合最優(yōu)。
　　本文首先對兩對鰭減搖系統(tǒng)，利用Fluent對前鰭和后鰭系統(tǒng)進行建模仿真分析，研究前鰭對后鰭的水動力擾動。根據(jù)Fluent仿真數(shù)據(jù)，結(jié)合水池實驗數(shù)據(jù)對前后鰭間的擾動進行定量分析，建立包含后鰭升力損失項的船舶-兩對鰭減搖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。對數(shù)學(xué)模型進行分析，建立綜合考慮系統(tǒng)減搖效果和能量的指標(biāo)。其次，利用前饋動態(tài)矩陣控制算法，對后鰭

3、隨動系統(tǒng)進行補償控制研究。利用動態(tài)矩陣控制跟蹤預(yù)測前鰭系統(tǒng)升力的變化，根據(jù)前鰭系統(tǒng)升力與后鰭升力的差值，利用前饋補償控制后鰭的轉(zhuǎn)角。通過對后鰭轉(zhuǎn)角的控制，彌補鰭角損失，進而使兩對鰭減搖系統(tǒng)的控制效果可以變成前鰭、后鰭系統(tǒng)的作用疊加，為兩對鰭減搖系統(tǒng)控制器的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。最后，根據(jù)實際海情的隨機性及系統(tǒng)擾動的不可測性，利用雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化PID參數(shù)，實現(xiàn)KP、KI和KD的在線優(yōu)化。對海浪進行研究，建立可以用來仿真的海浪譜。在不同海情下對系統(tǒng)