滑模变结构理论在船舶减摇鳍中的应用.pdf

《滑模变结构理论在船舶减摇鳍中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第1期(总第139期)船舶Vo1．24No．12Ol3年2月SHIP＆BOATFebruary，2013[研究与设计]滑模变结构理论在船舶减摇鳍中的应用杨国志徐世杰邢继峰(海军工程大学动力工程学院武汉430033)[摘要]以船舶减摇鳍控制系统为研究对象，将滑模变结构理论应用于船舶减摇鳍控制系统，提出一种减摇鳍滑模变结构控制器并完成该控制器的理论实现；基于船舶横摇运动的线性方程，对不同浪向下的船舶横摇运动进行系统仿真。结果表明：与常规PID控制相比．滑模变结构控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。[关键词]减摇鳍；滑模变结构理论；船舶横摇

2、模型[中图分类号】U664．36。TP273[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2013)01—0017—05ApplicationofslidingmodevariablestructuretheoryinfinstabilizerYANGGuo—zhiXUShi-jieXINGJi—feng(PowerEngineeringCollege，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Takingthecontrolsystemoffinstabilizerasst

3、udysubject，aslidingmodevariablestructurecontrollerf0rfinstabilizerisproposedandisputintopracticewiththeapplicationofslidingmodevariablestructuretheory．Itsimulatestheshiprollmotionunderdifferentwaveorientationconditionsbyusinglinearequations．Theresultsindicatethattheslidingmod

4、evariablestructurecontrollerisbetterandmorerobustthangeneralPIDcontroller．Keywords：finstabilizer；slidingmodevariablestructuretheory；modelofshiprollmotion难获得最佳的减摇效果。0引言滑动模态变结构控制是20世纪5O年代末由前苏联Emelyanov等人最先提出．经Utkin等人进一步减摇鳍作为重要的船舶减摇装置．目前已经在研究而发展起来的一类非线性控制系统的综合设计客船和军舰中得到广泛的应用。它能够

5、提高船舶的方法_3]。由于滑动模态可以进行设计且与对象参数耐波性、适航性、稳定性，并能延长船舶使用寿命，改及扰动无关，这就使得变结构控制具有快速响应、对善设备与人员的工作条件，提高军舰的战斗力。而参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实减摇鳍在鳍容量和鳍型以及相应的随动系统确定现简单等优点。正是基于滑模变结构控制的上述优后，其性能就与采取的控制策略密切相关。设计精点，本文设计了一个滑模变结构控制器。通过在线良的减摇鳍能够使船舶在设计海况下的横摇角度控仿真得到的结果表明：与常规PID控制相比，滑模制在5。以内[1-2]。传统的减摇鳍大都采用P

6、ID控制，变结构控制器在不同海况和浪向下均可取得更好的但因难以获得船舶在各种横摇干扰频率或某浪向角减摇效果。下的最佳参数，一旦船舶航向改变或风向改变，就很[收稿日期]2012-04—12；[修回日期]2012—06—25[作者简介】杨国志(1977一)，男，硕士，讲师，研究方向：舰船操纵与运动仿真。徐世杰(1986一)，男，博士，研究方向：舰船机电液设备控制与仿真。邢继峰(1960一)，男，教授，博士生导师，研究方向：数字液压技术、并联机器人技术、船艇操控与仿真等。17第24卷第l期(总第139期)船舶V0I_24N0．12013年2月SHlP＆

7、B0ATFebruary，2013l海浪仿真实际海而上兴起的海浪是不规则的随机波⋯。s=0它可以看作是由无穷多个相互独立且具有不同幅值、频率和初相位的规则波叠加而成。于是定点不规则长峰波可表示为：o。(f)：∑cos(oJt+8)(1)=l图1滑模运动式中：(t)为波高，单位m；、和分别为第i次谐波的波幅、角频率和初相位。(1)通常点(如图1上的A点)：系统运动点运再由波高与波浪谱密度&(∞)的关系式：动到超平面s=O附近时，穿越此点而过；&=V'2Sc(w,)dro(2)(2)起始点(如图1上的B点)：系统运动点运可得：动到超平面s=O附近时，

8、向超平面两边离开该点；(3)终止点(如图1上的C点)：系统运动点运(f)：∑X／—2S~(w—i)dwCOS(~t+si)(3)动到超平