穿浪艇推进智能控制仿真初步研究.pdf

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1、第33卷第7期2011年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．7Jul．，2011穿浪艇推进智能控制仿真初步研究马天宇，杨松林(江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)摘要：基于高速船运动原理、模糊控制理论和Matlab工作平台，对穿浪艇喷水推进智能系统进行了数学建模，并编制了Simulink仿真软件。大量仿真实验结果表明：该仿真系统界面友好和运行可靠；穿浪艇喷水推进系统的智能控制在超调量、稳定性、抗干扰能力、经济性等方面都达到了比较理想的效果。智能控制对于穿浪艇的推进效率和航行经济性都有明最的改善。关键词：穿浪艇；推进系统；智能控制

2、；仿真中图分类号：U664．34文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)07—0040一03DoI：10．3404／j．issn．1672—7649．2011．07．009Preliminaryresearchonwave—piercingcraftpropulsionsimulationwithintelligentcontrolMATian-yu，YANGSong·lin(SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，Ch

3、ina)Abstract：Inthispaper，themathematicalmodelingonintelligentwaterjetpropulsionsystemofwave-piercingcraftisbasedontheprincipleofhigh—speedcraftmovement，fuzzycontroltheoryandMatlabplatform，andthesimulationsoftwareSimulinkisprogrammed．Alotofsimulationresultsshowthat：thesimulationsysteminterfaceisfrien

4、dlyandtheoperationisreliable；theintelligentwaterjetpropulsionsystemcontrolofwave—piercingcraftisclosedtotheidealeffectsinovershoot，stability，anti—interferenceability，economyandotheraspeets．Thewave-piercingcraftpropulsiveefficiencyandsailingeconomyhavesignificantlyimprovedwithintelligentcontr01．Keywo

5、rds：wave—piercingcraft；propulsionsystem；intelligentcontrol；simulation0引言高速船运动控制是船舶科技领域中一个活跃的研究课题。高速船在航行过程中由于非线性水动力作用、外界环境参数的干扰和测量不确定性的存在，早期的PID控制、自适性控制和鲁棒控制等控制方法已不能满足现代一些工程上控制需要。随着计算机仿真技术的推广，神经网络、模糊逻辑、遗传算法等智能控制方法在船舶运动控制领域得到了广泛应用。具有喷水推进的穿浪艇具有航速高、抗空泡能力强、振动噪声低等特点，智能控制可为提高穿浪艇的推进效率和操纵性能提供有效的帮助。本文基于高速船运动原

6、理和模糊控制理论，建立了穿浪艇推进智能控制数学模型和Matlab／Simulink的仿真模型，进行了大量仿真计算研究。1数学模型1．1船体数学模型船体推进数学模型有2个方程，即船体平动和转动方程，具体表达如下：d口m云2￡一Rt。(1)式中：m为船体质量；R。为船舶阻力；叱为船舶航速；t为有效推力，可由螺旋桨推力和推力减额计算得收稿日期：2011—05—09；修回日期：2011一05一10作者简介：马天字(1989一)，男，在读本科，专业为船舶与海洋工程。第7期马天宇，等：穿浪艇推进智能控制仿真初步研究·41·到，即t=Te(1一f)，Tp为螺旋桨发出的推力。在本文中，穿浪艇采用的是喷水推进，

7、其阻力尺。数据来自MaxSurf软件。2订，孥=M。一M，。(2)dt’式中：，为推进器轴系转动惯量；M。为主机提供的转矩；M，为推进器吸收转矩。1．2喷水推进喷泵的有效推力B和转动方程中推进器的吸收扭矩膨，分别为：Te=pQ(秽。一l，。)，(3)肼P=#。(4)式中，砟为喷泵在船后发出的有效推力；P为水密度；Q为喷泵流量；tI。为喷口流速；t7。为进口流速；移。=(1一甜)秽。，t，，为船舶航