船舶鳍_翼鳍减横摇抗饱和智能矢量控制技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文船舶鳍/翼鳍减横摇抗饱和智能矢量控制技术研究博士研究生：宋颖慧指导教师：刘胜教授学科、专业：控制理论与控制工程哈尔滨工程大学2016年4月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文船舶鳍/翼鳍减横摇抗饱和智能矢量控制技术研究博士研究生：宋颖慧指导教师：刘胜教授学位级别：工学博士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年5月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据Class

2、ifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngResearchonMain/Flap-finAnti-rollingAnti-windupIntelligentVectorControlforShipCandidate:SongYinghuiSupervisor:Prof.LiuShengAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:ControlTheoryandControlEn

3、gineeringDateofSubmission:April2016DateofOralExamination:May2016University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人

4、和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律

5、注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据船舶鳍/翼鳍减横摇抗饱和智能矢量控制技术研究摘要船舶减摇鳍进行减横摇控制基本原理是利用鳍面转动产生的水动力（矩）来减小船舶的摇摆。而鳍/翼鳍是在普通鳍叶的后缘开襟形成一个可动面的翼鳍，从而构成的两个相对独立控制的矢量控制面（鳍/翼鳍）。在鳍叶几何形状和剖面面积相同

6、条件下，后缘带有翼鳍的矢量翼面所能提供的水动力（矩）将大大增加。但是翼面的增加也带来了角度分配问题以及执行机构饱和问题。因此如何抑制鳍执行机构饱和带来的性能下降问题、如何合理的进行鳍/翼鳍矢量翼面的分配成为了研究的难点。而且随着节能减排以及高性能船舶的兴起，如何提高船舶减横摇控制效果，降低系统能耗成为船舶控制工程界的一个值得关注课题，因此，本论文开展船舶鳍/翼鳍减横摇抗饱和智能矢量控制的研究具有重要理论意义和广阔工程应用前景。本文主要研究内容有：首先，给出了船舶鳍/翼鳍减横摇抗饱和智能矢量控制系

7、统实现机理与技术方案，指出的本论文的研究重点，建立了鳍/翼鳍阻力、升力系数及作用力矩模型，修正了驱动能量方程。给出了船舶鳍/翼鳍减横摇控制系统的运动建模、鳍/翼鳍执行机构饱和约束建模以及海浪干扰分析。其次，对船舶鳍/翼鳍减横摇鲁棒控制器设计方法进行研究，针对船舶航行时的模型不确定性和干扰的随机性，要求船舶减摇控制系统具有较强的鲁棒性能以及横摇的干扰抑制性能。针对船舶鳍/翼鳍减横摇线性模型重点分析系统不确定性，给出线性不确定系统的鲁棒H动态输出反馈控制实现方法；同时针对船舶鳍/翼鳍减横摇系统非线性

8、模型，采用“反馈线性化+鲁棒H动态输出反控制”的实现方法。给出了系统反馈线性化实现以及其鲁棒动态输出反馈控制设计实现。以上研究为抗饱和控制技术打下基础。第三，针对船舶减摇过程中鳍执行机构饱和造成系统减摇性能下降的问题。提出采用抗饱和补偿控制方法进行船舶减横摇抗饱和控制研究。以无约束鲁棒H控制器设计为基础，主要针对以下三类问题进行了分析：（1）针对系统不确定性和干扰情况下的鳍/翼鳍减横摇线性系统动态抗饱和控制进行了研究，给出系统满足L性能指标的稳定性2条件，并给出了将其转化为线性矩阵不等式的