一種船舶舵減橫搖的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于：對船舶舵減橫搖運(yùn)動進(jìn)行數(shù)學(xué)描述；船舶橫搖運(yùn)動模型所輸出的橫搖角信號輸入至高增益觀測器，高增益觀測器輸出橫搖角速度信號反饋輸入至解析模型預(yù)測控制器；解析模型預(yù)測控制器輸出指令舵角信號，實現(xiàn)船舶舵減橫搖。
【專利說明】一種船舶舵減橫搖的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶工程、控制科學(xué)與控制工程領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶舵減橫搖的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于船舶橫搖運(yùn)動阻尼很小，使得船舶在風(fēng)浪中會產(chǎn)生劇烈的橫搖，過大的橫搖會對船舶航行性能和安全性帶來很大的影響，為保證船舶在復(fù)雜海況安全航行，舵減橫搖技術(shù)作為一種新型控制思想，近年來受到了極大的關(guān)注，而且用舵來進(jìn)行減搖裝置的設(shè)計，簡單方便，價格低廉，因此，舵減搖技術(shù)是船舶運(yùn)動控制領(lǐng)域中一個重要研究課題。船舶運(yùn)動本質(zhì)上是非線性的，從船舶運(yùn)動環(huán)境和自身運(yùn)動特征可知，其精確的數(shù)學(xué)模型難以得到，造成模型參數(shù)具有不確定性，因而，船舶舵減橫搖控制器應(yīng)該基于非線性控制理論來設(shè)計，且必須具有對模型參數(shù)攝動的魯棒性。船舶舵減橫搖控制要求在非線性模型具有參數(shù)不確定前提下對海浪引起的橫搖運(yùn)動抑制，舵減橫搖搖控制器設(shè)計必須滿足對模型參數(shù)攝動的魯棒性。但傳統(tǒng)PID，LQG控制算法，不能有效處理模型非線性和參數(shù)不確定性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種船舶舵減橫搖的控制方法，能夠有效解決非線性系統(tǒng)模型參數(shù)不確定性問題易于建模、響應(yīng)迅速、控制性能好、魯棒性強(qiáng)。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案:
[0005]一種船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:對船舶舵減橫搖運(yùn)動進(jìn)行數(shù)學(xué)描述；船舶橫搖運(yùn)動模型所輸出的橫搖角信號輸入至高增益觀測器，高增益觀測器輸出橫搖角速度信號反饋輸入至解析模型預(yù)測控制器；解析模型預(yù)測控制器輸出指令舵角信號，實現(xiàn)船舶舵減橫搖。
[0006]船舶橫搖運(yùn)動模型所輸出的橫搖角信號反饋輸入至解析模型預(yù)測控制器。
[0007]實時記錄船舶的橫搖角和控制舵角，進(jìn)行控制效果監(jiān)控，判斷船舶是否能夠抑制船舶橫搖運(yùn)動到期望程度，如果橫搖抑制效果不好，則調(diào)整解析模型預(yù)測控制器。
[0008]對船舶舵減橫搖運(yùn)動進(jìn)行數(shù)學(xué)描述具體包括以下內(nèi)容，
[0009]船舶橫向運(yùn)動的非線性數(shù)學(xué)模型描述為
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:對船舶舵減橫搖運(yùn)動進(jìn)行數(shù)學(xué)描述；船舶橫搖運(yùn)動模型所輸出的橫搖角信號輸入至高增益觀測器，高增益觀測器輸出橫搖角速度信號反饋輸入至解析模型預(yù)測控制器；解析模型預(yù)測控制器輸出指令舵角信號，實現(xiàn)船舶舵減橫搖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:船舶橫搖運(yùn)動模型所輸出的橫搖角信號反饋輸入至解析模型預(yù)測控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:實時記錄船舶的橫搖角和控制舵角，進(jìn)行控制效果監(jiān)控，判斷船舶是否能夠抑制船舶橫搖運(yùn)動到期望程度，如果橫搖抑制效果不好，則調(diào)整解析模型預(yù)測控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:對船舶舵減橫搖運(yùn)動進(jìn)行數(shù)學(xué)描述具體包括以下內(nèi)容， 船舶橫向運(yùn)動的非線性數(shù)學(xué)模型描述為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:高增益觀測器通過如下方法實現(xiàn)， 取高增益觀測器狀態(tài)方程如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:解析模型預(yù)測控制器通過如下方法實現(xiàn)， 1)含有不確定項的解析模型預(yù)測控制規(guī)律； 將帶有不確定項的式(3)轉(zhuǎn)換為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船舶舵減橫搖的控制方法，其特征在于:結(jié)合高增益觀測器反饋信號，解析模型預(yù)測控制器通過如下方法實現(xiàn)控制，

【文檔編號】B63B9/08GK103895814SQ201410122987
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】彭秀艷, 賈書麗, 于亞坤, 孫濤, 王顯峰 申請人:哈爾濱工程大學(xué)