吊舱式电力推进控制系统的设计研究.pdf

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1、江苏科技大学攻读硕士学位研究生论文题目吊舱式电力推进控制系统的设计研究研究方向船舶电力推进学科、专业电力电子与电力传动研究生姓名郭婷婷导师姓名俞孟蕻填表时间2012年6月8日摘要摘要自问世十几年来，吊舱式电力推进器已经在船舶推进领域占据了很大一部分市场份额，而科技的进步必将为吊舱式电力推进器提供更加广阔的市场。吊舱式电力推进器无论在技术上还是市场上都会成为船舶推进装置的主要发展方向，并应用于多种的船型从而成为未来船舶推进器的主流推进器。在航行时，应该根据实际要求改变船舶的航向和航速，且受到海风、海浪及海流等环境的干扰作用，船舶会改变航速、偏离原定的航向，进行及时修正。

2、船舶航速航向控制摆脱体力劳动，从手动转变为自动控制，从单个系统的自动化提高到系统综合自动化，从简单控制装置发展成为计算机、网络化的综合控制系统。建立模型是研究船舶操纵运动的基础，本文讨论了并建立船舶运动数学模型，并分别对该模型中流体动力及力矩、作用于吊舱舱体上的流体动力及力矩和风浪等外界载荷所产生的干扰力及力矩进行分析，在建模过程中充分考虑大型水面船舶的运动特点以及风浪等外界载荷的干扰特性。根据航速及航向控制的基本原理设计广义预测控制器，对船舶航行中的航速、航向进行控制。讨论了广义预测控制算法，并将其应用于船舶航行控制中加以数字仿真，与PID控制器的控制效果进行分析比

3、较。结果表明，以上提出的控制方案比常规控制方案有更好的性能，有更强的鲁棒性。在不同工作条件下，船舶航速控制和航向控制采用预测控制器进行综合控制，保证船舶快速准确地达到既定航速和航向。仿真结果表明接近了预期目标。关键词：吊舱式电力推进；航向控制；航速控制；预测控制I江苏科技大学工学硕士学位论文IIAbstractAbstractPodpropellerinshippropulsionoccupiesalargeshareofthemarketmorethanadecade,sinceitappears.Theprogressofscienceandtechnologyw

4、illprovideastrongmarketforpodpropeller.Whetheritisintechnicalormarket,Podelectricpropulsionwillbecomethemaindevelopmentdirectionofshippropulsiondevice.Itisappliedtoavarietyofshiptypes,soitwillbecomethefuturemainstreampropeller.Duringthevoyage,theshipspeedandheadingshouldbechangedaccordi

5、ngtoactualrequirements.Besidestheshipcanbeimpactedbytheenvironmentfactorssuchaswind,wavesandcurrents,andtheshipwillchangethespeed,deviationfromtheoriginalcourse,whichneedstimelycorrections.Speedcontrolandheadingcontrolofship,whichgetridofmanuallabor,transitfrommanualtoautomaticcontrol,f

6、romasinglesystemtosystemautomation,fromasimplecontroldevicetocomputers,networksandintegratedcontrolsystem.Modelisthebasisoftheshipmaneuvering.Thispaperdiscussedandestablishedtheshipmotionmathematicalmodel.Anditanalyzesthemodelrespectivelyonshipfluidforceandtorque,thepodfluidforceandtorq

7、ue,andthewinds,wavesandotherexteriorload.Inthemodelingprocesswefullyconsidermotioncharacteristicsoflargeshipandloaddisturbancecharacteristicsofthewindsandwavesandtheoutsideworld.Accordingtothebasicprincipleofthespeedandheadingcontrol,designgeneralizedpredictivecontrollertocontr