| 【中文题名】 | 双吊舱船舶电力推进航向控制系统研究 |
| 【英文题名】 | The Research on the Heading Control System of the Twin-pod Electric Ship Propulsion |
| 【学科专业】 | 电力电子与电力传动 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-6-12 |
| 【中关键词】 | 双吊舱电力推进,航向控制,PID控制器,Matlab,Simulink, |
| 【英关键词】 | Twin-pod Electric Ship Propulsion,Heading Control,PID Controller,Matlab Simulink, |
| 【分类导航】 | 交通运输>水路运输>船舶工程>船舶机械>船舶动力装置>电力推动装置 |
| 【论文摘要】 | 船舶在海上航行,航向控制是船舶控制领域中的一个重要课题。传统的航向控制普遍采用常规的PID控制器,以确定的船舶数学模型为基础,但它不能根据船舶的动态特性自动调节参数,经常偏离最佳工作状态;船舶航行中,船速、装载状态等都是变化的,同时还受风、浪、流等外界干扰的作用,模型中的参数是变化的。虽然一般可估计出这些参数的大小,但基于模型的控制方法在应用中遇到了很大的挑战,鲁棒性即是一大问题。PID控制的设计思想是依靠过程误差来消除误差,并不完全依靠系统的数学模型。但常规PID控制不能在线整定参数,对于非线性、时变的船舶航向控制系统不能很好地控制,达不到预期的控制效果。因此,在常规PID控制的基础上,本文重点对非线性PID控制器加以研究,以满足船舶航向控制的需要。
本文在第1章主要介绍了船舶电力推进的发展与特点,重点介绍了吊舱式船舶电力推进器。第2章主要介绍了船舶航向控制的理论基础。第3、4章主要对传统PID控制器和非线性PID控制器的结构及理论作了分析。第5章重点介绍了双吊舱式船舶电力推进航向PID控制器的设计。第6章利用Matlab Simulink工具箱,以烟大轮渡首次制造的渡船“中铁渤海1号”为例进行... |
| 【论文题纲】 |
|
第1章 绪论 |
9-20 |
|
1.1 电力推进及其特点 |
9-10 |
|
1.2 吊舱式电力推进器 |
10-20 |
|
1.2.1 吊舱式电力推进器概念的提出 |
10-11 |
|
1.2.2 吊舱式推进器简介 |
11 |
|
1.2.3 吊舱式推进器的结构及优点 |
11-13 |
|
1.2.4 吊舱式推进器的发展及应用 |
13-18 |
|
1.2.5 吊舱式推进器的研究现状 |
18-20 |
|
第2章 船舶航向控制的理论基础 |
20-32 |
|
2.1 船舶操纵的发展概述 |
20-22 |
|
2.2 船舶操纵性能的概念 |
22 |
|
2.3 船舶操纵的数学模型 |
22-23 |
|
2.4 具有不确定性的船舶运动模型 |
23-24 |
|
2.5 船舶操纵特性 |
24-26 |
|
2.6 船舶操纵控制方法的发展 |
26-32 |
|
第3章 传统PID的结构及理论分析 |
32-38 |
|
3.1 传统PID的结构和特点 |
32-34 |
|
3.2 控制系统的性能指标 |
34-38 |
|
3.2.1 典型输入测试信号 |
34 |
|
3.2.2 动态控制指标 |
34-38 |
|
第4章 非线性PID控制器的结构及理论分析 |
38-53 |
|
4.1 选择过渡过程 |
38-41 |
|
4.1.1 概述 |
38 |
|
4.1.2 选择过渡过程的基本方法 |
38-40 |
|
4.1.3 总结 |
40-41 |
|
4.2 非线性跟踪——微分器 |
41-47 |
|
4.2.1 概述 |
41 |
|
4.2.2 非线性跟踪——微分器的一般形式及性质 |
41-45 |
|
4.2.3 几种具体跟踪——微分器 |
45-47 |
|
4.3 非线性PID控制器 |
47-53 |
|
4.3.1 改进线性PID的基本途径 |
47-49 |
|
4.3.2 非线性PID控制律 |
49-50 |
|
4.3.3 非线性PID控制器的结构及理论分析 |
50-52 |
|
4.3.4 对非线性PID控制器发展的展望 |
52-53 |
|
第5章 双吊舱船舶电力推进航向PID控制器设计 |
53-61 |
|
5.1 船舶航向控制系统设计原理 |
53-54 |
|
5.2 非线性PID控制器原理 |
54-57 |
|
5.2.1 构造比例增益参数 |
54-55 |
|
5.2.2 构造微分增益参数 |
55 |
|
5.2.3 构造微分增益参数 |
55-57 |
|
5.3 船舶航向PID控制器设计 |
57-61 |
|
5.3.1 PD型航向控制器的设计 |
57-58 |
|
5.3.2 PID型航向控制器的设计 |
58 |
|
5.3.3 船舶航向非线性PID控制器的设计 |
58-61 |
|
第6章 系统仿真 |
61-70 |
|
6.1 概述 |
61-62 |
|
6.2 控制系统仿真工具—MATLAB简介 |
62-65 |
|
6.2.1 M文件与MATLAB函数 |
63-64 |
|
6.2.2 MATLAB仿真集成环境工具SIMULINK |
64-65 |
|
6.3 本设计中的Matlab Simulink系统仿真 |
65-70 |
|
结论 |
70-71 |
|
参考文献 |
71-73 |
|
攻读学位期间公开发表论文 |
73-74 |
|
致谢 |
74-75 |
|
研究生履历 |
75 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.112090 |
