船舶縱向運動姿態(tài)預(yù)測及控制.pdf

1、水翼船在高速航行過程中，會受到來自外界環(huán)境的各種干擾的影響，如風(fēng)、海浪等隨機干擾因素。這些干擾因素會對水翼船產(chǎn)生不同方向的干擾力和干擾力矩，影響水翼船在航行過程中的平穩(wěn)航行。為了使水翼船能夠保持平穩(wěn)，必須采取一定的措施加以控制。水翼船自身安裝的控制系統(tǒng)會對船體產(chǎn)生控制力和控制力矩，用來減少外界力和力矩對船體運動的影響。而要產(chǎn)生有效的控制量，需要對水翼船的控制系統(tǒng)設(shè)計控制器。
　　本文考慮到反步法常用于解決非線性系統(tǒng)的問題，基于水翼

2、船縱向運動非線性數(shù)學(xué)模型，首先，以水翼船的縱向姿態(tài)穩(wěn)定為目標(biāo)，基于反步法的思想設(shè)計了水翼船縱向運動姿態(tài)控制器，對升沉位移和縱搖角進行控制，在給定期望姿態(tài)條件下，升沉位移和縱搖角能夠在規(guī)定時間內(nèi)穩(wěn)定在一定誤差范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，為了解決水翼船在實際航行中存在干擾和不確定性因素的問題，設(shè)計了基于反步法的自適應(yīng)滑模控制器，對水翼船的縱向運動姿態(tài)進行控制。為了驗證控制器的設(shè)計，利用Matlab進行了仿真。通過將控制器得到的控制結(jié)果與給定期望值和

3、未加入控制器的值進行對比，得出加入控制器的結(jié)果。為了便于對水翼船縱向運動姿態(tài)的進一步研究，考慮到廣義動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)速度快、參數(shù)可以動態(tài)調(diào)整等特點，本文選用廣義動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，對水翼船縱向姿態(tài)進行預(yù)測，得出預(yù)測的結(jié)果。經(jīng)仿真驗證，通過分析反步法控制器在有確定的干擾情況下得出的結(jié)果，得出基于反步法設(shè)計的控制器能夠有效控制水翼船的升沉位移和縱搖角。而基于反步法的自適應(yīng)滑?？刂破髂軌蛴行У窒蓴_的影響，水翼船的升沉位移和縱搖角