水翼双体船回转%2f横倾运动控制系统研析.pdf

水翼双体船回转／横倾运动智能控制系统研究 摘 要 本论文主要研究水翼双体船回转／横倾模糊控制技术，主要关注水翼双体船大角度转 向过程中的航向和横倾角度的控制问题。在分析和研究国内外高速船发展现状和相关理 论知识的基础上，提出在水翼双体船上加装水翼／柱翼模糊控制系统来实现对其回转／横 倾运动的智能控制。 首先，提出水翼双体船回转／横倾运动模糊控制系统的整体设计方案。分析水翼／柱 翼系统的整体结构，明确控制对象的特点和性质。分别从总体和部分两个方面对控制系 统的结构组成和工作原理进行详细的阐述和说明，完成系统总体方案的设计。 其次，分析水翼／柱翼的水动力性能，建立水翼、襟尾翼升力和柱翼舵法向力的计算 模型。在此基础上，基于分离型建模思想建立水翼双体船四自由度操纵运动数学模型。 分析水翼双体船受力情况，建立船体受力、各主控力、环境干扰力以及上述诸力产生的 力矩的计算模型。 再次，根据实际情况和控制系统需要，设计水翼／柱翼伺服系统。在研究伺服系统结 构原理等相关概念的基础上，主要从传动机构的整体设计、伺服电机的选型、功率放大 装置的选择以及传感器的确定等方面来完成伺服系统的总体设计。 然后，设计水翼双体船回转／横倾模糊控制器。在前面工作的基础上，运用模糊控制 理论，设计回转／横倾模糊控制器。针对水翼双体船回转过程中的不同控制目的，将回转 运动模糊控制器分为航向改变模糊控制器和航向保持模糊控制器。根据水翼双体船航行 状态的不同，将横倾运动模糊控制器的工作过程分为两个阶段：航向改变过程中任意横 倾角的控制和航向保持过程中零横倾角的控制。控制器的设计过程主要包括：系统分析、 确定模糊控制器的输入输出变量、确定模糊控制器的结构、确定模糊子集的隶属度函数、 建立模糊控制规则以及控制器调试等。 最后，对水翼双体船操纵运动和回转／横倾运动模糊控制系统进行仿真检验。对水翼 双体船的回转操纵运动进行仿真，验证运动模型的有效性。建立回转／横倾运动模糊控制 系统，对不同海况下的水翼双体船回转运动过程进行仿真，得到相关参量的变化曲线和 统计数据。通过对仿真结果进行比较分析，得到相关结论，验证控制器性能。 关键词：水翼双体船；回转／横倾运动；运动建模：伺服系统；模糊控制 水翼双体船回转／】陵倾运动智能控制系统研究 ABSTRACT Inthis catamaran control is rotation／heelingfuzzy technology thesis，hydrofoil of and in of control courseheel the researched；the angle problem processhydrofoil catamaran isfocusedon．Basedonthe statusof large-angleturning developmenthigh·speed of craRandrelatedtheoretical is and installation studied，the knowledgeAnglicized control Oilthe catamaranis to wingintellige