一種基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種船舶減搖控制器，特別涉及的是一種變參數(shù)綜合減搖控制 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 船舶在海上航行受到海風(fēng)、海浪、海流的干擾會(huì)產(chǎn)生橫搖、艏搖、垂蕩等六個(gè)自由 度的運(yùn)動(dòng)，其中橫搖運(yùn)動(dòng)最劇烈。嚴(yán)重的橫搖運(yùn)動(dòng)會(huì)使船上的設(shè)備不能正常工作，甲板浸 水，船員工作生活不適；對(duì)于軍艦，影響火炮系統(tǒng)瞄準(zhǔn)，軍人在崗效率降低，艦載機(jī)不能安全 起落。為了有效地減小船舶橫搖，人們發(fā)明了各種減搖裝置，期中考慮成本及可靠性后較為 常用的有減搖鰭、被動(dòng)式減搖水艙、減搖舵、舭龍骨。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以達(dá)到預(yù)期減搖效果的并 且不會(huì)太多影響船舶橫搖運(yùn)動(dòng)特性為前提，同時(shí)在設(shè)計(jì)減搖裝置時(shí)主要考慮某一范圍內(nèi)的 海情，而不按很少遇到的惡劣海情設(shè)計(jì)，這主要是考慮成本以及船舶的運(yùn)動(dòng)性能。舭龍骨由 于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較經(jīng)濟(jì)并且有較好的減搖效果而被大量采用。減搖鰭外形像機(jī)翼，根據(jù)流體力 學(xué)可知，快速流動(dòng)的海水會(huì)在鰭上產(chǎn)生升力力，產(chǎn)生力矩來(lái)抵抗海浪對(duì)船舶的干擾。減搖鰭 的減搖效果正相關(guān)于船舶航速，航速越大減搖效果越明顯，最高減搖比可達(dá)9成，但在低航 速或零航速時(shí)減搖不明顯，這也是減搖鰭的不足之處。被動(dòng)式減搖水艙根據(jù)諧振原理設(shè)計(jì)， 船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)，艙內(nèi)液體流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生力矩抵消海浪的干擾。設(shè)計(jì)良好的被動(dòng)式減搖水艙能在 各種航速下減搖，特別是低航速和零航速下能有一定的減搖效果，可以彌補(bǔ)減搖鰭的不足 之處，但被動(dòng)式減搖水艙也有自己的局限性，在一些情況下不但不能減搖而且會(huì)加劇橫搖。
[0003] 綜合減搖系統(tǒng)兼?zhèn)錅p搖鰭和被動(dòng)式減搖水艙的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)又能相互彌補(bǔ)不足，經(jīng)過(guò) 良好的控制可以使船舶在各種航速和海情下都有令人滿意的減搖效果。船舶同時(shí)安裝減搖 鰭和被動(dòng)式減搖水艙之后，二者同時(shí)工作，減搖能力不是兩者的簡(jiǎn)單相加。減搖鰭有可收放 和不可收放兩種，可收放式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，并沒(méi)有大量應(yīng)用。而考慮到航行時(shí)減搖鰭 不被撞擊，減搖鰭的尺寸就有一定的限制。設(shè)計(jì)良好的被動(dòng)式減搖水艙只依靠自身的固有 頻率工作，不用外加額外的控制，不消耗電能。減搖鰭是一種主動(dòng)減搖設(shè)備，有專(zhuān)門(mén)的控制 電路和設(shè)備，轉(zhuǎn)動(dòng)的減搖鰭能產(chǎn)生與不斷變化的海浪干擾力矩相適應(yīng)的對(duì)抗力矩，工作要 消耗電能。減搖鰭的減搖能力正比于鰭的表面積。船舶在海上長(zhǎng)時(shí)間航行，原料補(bǔ)給較困 難，因此節(jié)能減耗是必須要考慮的，可以通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)變參數(shù)控制器，來(lái)達(dá)到既有較好的減 搖能力又有耗能小優(yōu)點(diǎn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供是一種應(yīng)用與船舶減搖，可以能耗低又能夠達(dá)到較好減搖能 力的基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 首先，分析船舶-減搖鰭系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和船舶-被動(dòng)式減搖水艙系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建 立減搖鰭-被動(dòng)式減搖水艙綜合減搖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。
[0007] 其次，分析減搖鰭和被動(dòng)式減搖水艙的相互影響。
[0008] 再者，建立二次性能指標(biāo)，采用遺傳算法對(duì)參數(shù)尋優(yōu)，設(shè)計(jì)基于能量最優(yōu)的變參數(shù) PID控制器。
[0009] 最后，對(duì)具體實(shí)驗(yàn)船控制仿真并與傳統(tǒng)PID控制對(duì)比。
[0010] 本發(fā)明還包括：
[0011] 搖鰭-被動(dòng)式減搖水艙綜合減搖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器，其組成包括：角速度傳感器、控制器、 航速調(diào)節(jié)模塊、浪級(jí)調(diào)節(jié)模塊、隨動(dòng)系統(tǒng)，其中各組成部分依次連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器，其特征在于根 據(jù)船舶-減搖鰭系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和船舶-被動(dòng)式減搖水艙系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，建立減搖鰭-被動(dòng) 式減搖水艙綜合減搖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器，其特征在于分 析減搖鰭和被動(dòng)式減搖水艙的相互影響。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器，其特征在于建 立二次性能指標(biāo)，采用遺傳算法對(duì)參數(shù)尋優(yōu)，設(shè)計(jì)基于能量最優(yōu)的變參數(shù)PID控制器。
【專(zhuān)利摘要】一種基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器，可以能耗低又能夠達(dá)到較好減搖能力的基于能量最優(yōu)的變參數(shù)綜合減搖控制器。首先，分析船舶-減搖鰭系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和船舶-被動(dòng)式減搖水艙系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立減搖鰭-被動(dòng)式減搖水艙綜合減搖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。其次，分析減搖鰭和被動(dòng)式減搖水艙的相互影響。再者，建立二次性能指標(biāo)，采用遺傳算法對(duì)參數(shù)尋優(yōu)，設(shè)計(jì)基于能量最優(yōu)的變參數(shù)PID控制器。最后，對(duì)具體實(shí)驗(yàn)船控制仿真并與傳統(tǒng)PID控制對(duì)比。
【IPC分類(lèi)】B63B39-10, B63B39-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104670432
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310627250
【發(fā)明人】費(fèi)浚純
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日