| 【中文题名】 | 闭环增益成形算法及其在舵阻摇系统中的应用 |
| 【英文题名】 | The Control Algorithm of Closed-loop Gain Shaping and Its Application to the Rudder Roll Damping System |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2003-7-18 |
| 【中关键词】 | 闭环增益成形,舵阻摇,SIMO系统,非方阵,奇异, |
| 【英关键词】 | closed-loop gain shaping,rudder roll damping,SIMO system no square matrix,pseudo inverse matrix,singular, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化基础理论>自动控制理论>> |
| 【论文摘要】 |
本文提出了单输入多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。闭环增益成形算法在SISO系统、非稳定过程和被控对象为方阵的MIMO系统中的应用已被充分肯定。但是，在被控对象为非方阵的系统中，由于求解控制器时涉及到矩阵求伪逆问题，很大程度上增加了此课题的难度，故此种情况下的闭环增益成形算法未被提出。考虑到此系统的闭环传递函数阵一定是奇异的，以及具有一个输入控制两个输出的特点，在保证其中一个输出尽量小而另一个输出跟踪输入的前提下，将闭环传递函数阵即补灵敏度函数设为具有一阶惯性的奇异阵，设计出控制器。
将闭环增益成形算法应用于舵阻摇系统。舵阻摇系统正是被控对象为非方阵的系统，它通过输入δ_r(舵令)来控制输出Φ(横摇角)和Ψ(首向角)。在舵阻摇控制中所作的具体工作分以下两大方面：
将舵阻摇模型线性化，得到五阶线性模型，选择合适的降阶方法进行降阶得到二阶模型，运用闭环成形算法设计出二阶控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型，并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的二阶控制器对五阶线性模型和非线性模型进行仿真控制，运用Simulink工具箱得到仿真... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-7 |
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第1章 引言 |
7-10 |
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1.1 选题的意义 |
7-8 |
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1.1.1 实际意义 |
7 |
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1.1.2 理论意义 |
7-8 |
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1.2 国内外在舵阻摇方面所做的工作 |
8 |
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1.3 文件检索及阅读情况 |
8-9 |
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1.4 研究的主要内容 |
9-10 |
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第2章 基础理论 |
10-18 |
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2.1 H_∞鲁棒控制理论 |
10-14 |
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2.1.1 H_∞鲁棒控制理论的概念和实质 |
10-11 |
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2.1.2 H_∞控制的混合灵敏度问题 |
11-12 |
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2.1.3 H_∞回路成形 |
12-14 |
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2.2 闭环增益成形控制算法 |
14-18 |
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2.2.1 SISO系统的闭环成形增益控制算法 |
15-17 |
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2.2.2 MIMO系统的闭环增益成形控制算法 |
17-18 |
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第3章 数学模型描述 |
18-27 |
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3.1 船舶运动数学模型描述 |
18-21 |
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3.2 多功能海军运输船的参数及水动力导数 |
21-22 |
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3.3 船舶运动的干扰力数学模型 |
22-27 |
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3.3.1 风干扰力的数学模型 |
22-24 |
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3.3.2 浪干扰力的数学模型 |
24-27 |
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第4章 总体设计与实现 |
27-44 |
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4.1 总体设计 |
27 |
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4.2 用闭环增益成形算法设计出SIMO系统的控制器 |
27-31 |
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4.2.1 模型线性化 |
27-29 |
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4.2.2 模型降阶 |
29-30 |
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4.2.3 控制器设计 |
30-31 |
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4.3 对舵阻摇进行仿真研究 |
31-44 |
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4.3.1 对线性模型的控制 |
31-32 |
|
4.3.2 对非线性模型的控制 |
32-35 |
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4.3.3 加风和浪干扰后非线性模型的仿真控制 |
35-44 |
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第5章 结论 |
44-45 |
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攻读学位期间公开发表的论文 |
45-46 |
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致谢 |
46-47 |
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参考文献 |
47-49 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386790 |
