计及横摇限制的船舶航向控制器研究
Heading Control with Roll Constraints
船舶操纵过程中必然伴随着船体的横倾和横摇.在恶劣海况下采用不恰当的操船策略,轻则造成船舶的大幅度剧烈横摇,重则引起倾覆的安全事故.在操纵过程中合理考虑横摇限制对海上航行安全具有重要意义.本文基于模型预测控制方法建立了适用于风浪状态下的船舶航向控制器,将横摇限制条件埋入控制器的核心算法中,可以在船舶航向保持过程中尽可能的减小船舶横摇.该控制器中使用卡尔曼滤波算法去除测量噪声与波浪高频干扰,可以有效减少操舵频率,满足船舶操舵系统的机械限制.将上述控制器应用于两艘船舶的航向控制仿真,取得了符合预期的控制效果.在满足舵角、舵角变化率限制的条件下,能有效的控制船舶航向并实现航行中对船舶横摇角度的限制.通过调节控制器的控制参数,可以使控制系统在有较佳表现的同时拥有较强的鲁棒性.
- 作者：
- 佟寅
- 学位授予单位：
- 上海交通大学
- 专业名称：
- 船舶与海洋工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 许劲松
- 中图分类号：
- U664.82
- 关键词：
- 航向控制；横摇限制；模型预测控制；模型参数辨识；卡尔曼滤波
- heading control；roll constraints；model predictive control；systemidentification；Kalman filter