[发明专利]一种低航速下基于模糊免疫控制器的船舶陀螺减摇控制方法

摘要

本发明公开了一种低航速下基于模糊免疫控制器的船舶陀螺减摇控制方法，属于船舶技术领域。包括：建立随机海浪模型；建立低航速状态下的船舶模型，在随机海浪的作用下，通过测量元件得到相应的船舶的横摇角；建立系统总模型，利用模糊免疫控制方法优化控制器的参数，将测量元件得到的信号作用在控制器上产生相应的控制信号；建立单框架控制力矩陀螺动力学模型，并采用两个陀螺减摇装置为一个工作组进行减摇，将控制器给出的信号作用在陀螺装置上，然后陀螺产生相应的力矩去抵消海浪的干扰；在MATLAB的SIMULINK中搭建仿真模型，验证减摇效果。

主权项

1.一种低航速下基于模糊免疫控制器的船舶陀螺减摇控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一 建立随机海浪模型；所述的随机海浪模型为：基于ITTC提供的双参数海浪建立水面上随机海浪模型Sζ(ω)为：式中：h_1/3是波浪的有义波高，T是特征周期，ω为角频率水下的波幅ζ(t)的大小随着水深的增加是呈指数函数规律下降的，满足：式中：z为水深，ζai为第i次谐波的波幅，ωi为第i次谐波的角频率，εi为第i次谐波的初相位，δ为2π/λ，其中λ表示波长；步骤二 建立低航速状态下的船舶模型，在随机海浪的作用下，通过测量元件得到相应的船舶的横摇角；所述的船舶模型为：其中：Ix为船舶横摇转动惯量，单位：kg·m2，ΔIx为船舶附加转动惯量，单位：kg·m2，D为船舶排水量，单位：kg·m2/s，h为船舶横稳心高，单位：m，船舶的横摇独固有周期：其中Nu为船舶横摇阻尼系数；步骤三 建立系统总模型，利用模糊免疫控制方法优化控制器的参数，将测量元件得到的信号作用在控制器上产生相应的控制信号；步骤四 建立单框架控制力矩陀螺动力学模型，并采用两个陀螺减摇装置为一个工作组进行减摇，将控制器给出的信号作用在陀螺装置上，然后陀螺产生相应的力矩去抵消海浪的干扰；所述的单框架控制力矩陀螺动力学模型为：式中：M_ξ为ξ轴方向上的力矩，M_η为η轴方向上的力矩，为轴方向上的力矩，h₀为常数，β为ξ轴与z轴夹角，为框架坐标系O‑xyz绕着OZ轴的旋转角；步骤五 在MATLAB的SIMULINK中搭建仿真模型，验证减摇效果；所述的仿真模型模型满足条件：选择航速为3kn，有义波高为1米，遭遇角分别为45度、90度135度；有义波高为2m，遭遇角分别为45°、90°、135度；有义波高为4米，遭遇角分别为45度、90度；控制器使用模糊免疫控制器进行仿真。