基于改进船舶自动舵设计的数学模型构建.docx

基于改进船舶自动舵设计的数学模型构建

目录

基于改进船舶自动舵设计的数学模型构建（1）．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4技术路线与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

船舶运动学与动力学基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.1船舶坐标系与运动学描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.2船舶基本运动方程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.3船舶水动力特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.4船舶操纵性概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

传统自动舵控制策略分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.1自动舵系统组成与功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2常用控制算法介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.3传统自动舵局限性探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

3.4改进方向与思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

基于改进算法的船舶自动舵模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

4.1改进控制算法设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

4.1.1控制目标优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

4.1.2控制结构调整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

4.1.3参数自适应方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

4.2数学模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

4.2.1状态变量选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

4.2.2控制律推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

4.2.3模型参数辨识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

4.3模型有效性验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

仿真分析与结果讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

5.1仿真平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

5.2基准模型仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

5.2.1直航运动仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

5.2.2回转运动仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

5.3改进模型仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

5.3.1直航运动仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

5.3.2回转运动仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

5.4结果对比与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

5.4.1船舶运动性能对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

5.4.2控制效果对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．