一种船舶舵减横摇的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于：对船舶舵减横摇运动进行数学描述；船舶横摇运动模型所输出的横摇角信号输入至高增益观测器，高增益观测器输出横摇角速度信号反馈输入至解析模型预测控制器；解析模型预测控制器输出指令舵角信号，实现船舶舵减横摇。
【专利说明】一种船舶舵减横摇的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶工程、控制科学与控制工程领域，尤其涉及一种船舶舵减横摇的控制方法。
【背景技术】
[0002]由于船舶横摇运动阻尼很小，使得船舶在风浪中会产生剧烈的横摇，过大的横摇会对船舶航行性能和安全性带来很大的影响，为保证船舶在复杂海况安全航行，舵减横摇技术作为一种新型控制思想，近年来受到了极大的关注，而且用舵来进行减摇装置的设计，简单方便，价格低廉，因此，舵减摇技术是船舶运动控制领域中一个重要研究课题。船舶运动本质上是非线性的，从船舶运动环境和自身运动特征可知，其精确的数学模型难以得到，造成模型参数具有不确定性，因而，船舶舵减横摇控制器应该基于非线性控制理论来设计，且必须具有对模型参数摄动的鲁棒性。船舶舵减横摇控制要求在非线性模型具有参数不确定前提下对海浪引起的横摇运动抑制，舵减横摇摇控制器设计必须满足对模型参数摄动的鲁棒性。但传统PID，LQG控制算法，不能有效处理模型非线性和参数不确定性问题。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种船舶舵减横摇的控制方法，能够有效解决非线性系统模型参数不确定性问题易于建模、响应迅速、控制性能好、鲁棒性强。
[0004]实现本发明目的技术方案:
[0005]一种船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:对船舶舵减横摇运动进行数学描述；船舶横摇运动模型所输出的横摇角信号输入至高增益观测器，高增益观测器输出横摇角速度信号反馈输入至解析模型预测控制器；解析模型预测控制器输出指令舵角信号，实现船舶舵减横摇。
[0006]船舶横摇运动模型所输出的横摇角信号反馈输入至解析模型预测控制器。
[0007]实时记录船舶的横摇角和控制舵角，进行控制效果监控，判断船舶是否能够抑制船舶横摇运动到期望程度，如果横摇抑制效果不好，则调整解析模型预测控制器。
[0008]对船舶舵减横摇运动进行数学描述具体包括以下内容，
[0009]船舶横向运动的非线性数学模型描述为
[0010]
【权利要求】
1.一种船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:对船舶舵减横摇运动进行数学描述；船舶横摇运动模型所输出的横摇角信号输入至高增益观测器，高增益观测器输出横摇角速度信号反馈输入至解析模型预测控制器；解析模型预测控制器输出指令舵角信号，实现船舶舵减横摇。
2.根据权利要求1所述的船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:船舶横摇运动模型所输出的横摇角信号反馈输入至解析模型预测控制器。
3.根据权利要求2所述的船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:实时记录船舶的横摇角和控制舵角，进行控制效果监控，判断船舶是否能够抑制船舶横摇运动到期望程度，如果横摇抑制效果不好，则调整解析模型预测控制器。
4.根据权利要求3所述的船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:对船舶舵减横摇运动进行数学描述具体包括以下内容， 船舶横向运动的非线性数学模型描述为
5.根据权利要求4所述的船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:高增益观测器通过如下方法实现， 取高增益观测器状态方程如下:
6.根据权利要求5所述的船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:解析模型预测控制器通过如下方法实现， 1)含有不确定项的解析模型预测控制规律； 将带有不确定项的式(3)转换为:
7.根据权利要求6所述的船舶舵减横摇的控制方法，其特征在于:结合高增益观测器反馈信号，解析模型预测控制器通过如下方法实现控制，
【文档编号】B63B9/08GK103895814SQ201410122987
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】彭秀艳, 贾书丽, 于亚坤, 孙涛, 王显峰 申请人:哈尔滨工程大学