开题报告——全垫升气垫船航向横倾解耦控制PPT.pptVIP

全垫升气垫船航行姿态控制方法研究 Study on attitude control method of air cushion vessel 指导老师: ： 汇报人 ： 背景与意义Background and significance 发展与现状Development and present situation 内容与方法 Content and method 难点目标时间 Difficulties objectives and schedule 内容与方法 Content and method 难点目标时间 Difficulties objectives and schedule 发展与现状Development and present status 背景与意义Background and significance 1 全垫升气垫船 近几十年来，各种高性能特种船舶陆续面世，全垫升气垫船已经成为世界各国造船界研究的重点。 良好的两栖型、快速性和耐波性，使得气垫船在最近几十年日益得到各国的关注。大量的气垫船被用在民用及军事作业中。 众所周知，气垫船最典型的控制面为航向控制，而横倾角的改变严重影响气垫船的稳定性； 由于空气舵在提供转艏力矩的同时也会产生横倾力矩，改变横倾角，发生横倾现象，更严重时还可能出现侧翻现象。 同样艏喷管在提供横倾力矩时也会产生转艏力矩，改变航向，因此，有必要对全垫升气垫船的航向—横倾控制进行研究。 内容与方法 Content and method 难点目标时间 Difficulties objectives and schedule 发展与现状Development and present status 背景与意义Background and significance 3 李根林针对建模中海浪模型难以确定的问题，对兴波阻力进行了重点研究 黄勇、匡红波等仿真验证了基于变结构模糊PID控制算法对航迹保持进行控制的可行性，该方法抗干扰能力极强 付明玉、王成龙等老师利用back-stepping方法设计协调控制器和BP神经网络的参数自整定PID控制策略，对气垫船水平面航向运动控制效果良好 刘振业，哈尔滨工程大学，对全垫升气垫船的航向—横倾运用自抗扰解耦方法进行了研究。改善了全垫升气垫船航向、横倾控制品质，使其航向更加安全。 邓宏达，哈尔滨工程大学，全垫升气垫船垫升姿态控制方法研究，在有环境风干扰下，与单一的PID航向控制相比，基于状态反馈的航向—横倾解耦控制算法既可以实现航向的预期控制，而且可以抑制横倾角的剧烈抖动，从而稳定回转率，增强了抗干扰能力，提高气垫船航行安全性。 气垫船航行姿态与解耦控制国内研究现状 难点目标时间 Difficulties objectives and schedule 发展与现状Development and present status 背景与意义Background and significance 内容与方法 Content and method 4 坐标系的建立 图 3.1 固定坐标系与运动坐标系 5 六自由度船舶数学模型的建立 全垫升气垫船6自由度运动学数学模型： 全垫升气垫船6自由度动力学数学模型： F（M）为：垂直空气舵，侧风门、艏喷管、螺旋桨桨矩差、转速差及气垫力等控制面的合力（力矩）。 （3-1） （3-2） 航向-横倾耦合控制模型 航向控制模型可简化为： 横倾控制模型可简化为： （3-3） （3-4） 解耦控制方法的选择 1.自适应解耦控制（改进模型参考自适应） 2.智能解耦控制（模糊、神经网络） 3.动态鲁棒解耦控制 4.状态空间解耦控制 5.自抗扰解耦控制 等 自适应控制的主要特点： 1. 不需要进行性能指标的变换,实现容易,自适应速度快,在许多领域得到了应用。 2. 在处理被控对象的数学模型事先难以确知或它们的数学模型经常变化的系统, 模型参考自适应控制达到较好的控制效果。 3. 模型参考自适应系统的控制器的参数是随着对象特性的变化和环境的改变而不断调整的, 从而使系统具有很强的适应能力。 4. 只要在满足控制要求的前提下, 建立起一个合适的参考模型, 就能使自适应控制需要的时间足够小, 从而使被控对象参数变化过程比起参考模型和对象本身的时间响应要慢得多。 基于ESO的模型参考自适应控制系统原理 图3-2 基于ESO的模型参考自适应控制器结构图 解耦控制 航向-横倾数学模型可化简如下简式： 其中： （3-5） 难点目标时间 Difficulties objectives and schedule 发展与现状Development and