【技术实现步骤摘要】
非线性船舶航向控制模型及控制系统
[0001]本专利技术属于船舶自动控制领域，具体涉及一种非线性船舶航向控制模型及控制系统。
技术介绍
[0002]与船舶航向有关的主要是偏航运动，舵及其拖动装置是船舶用以改变其航向或维持其预定航向航行的重要设备，传统的船舶航向控制主要采用PID的控制方法，即采用双闭环的控制型式分别对航向角和舵角进行基于负反馈的定值控制，但是效果不太理想。
[0003]目前，自适应控制、模糊控制和神经网络理论等也运用到了船舶航迹的控制研究中，但是滑模变结构理论对航迹控制的研究主要集中在线性系统领域，而非线性才是船舶各种自动化系统的共性：如图1所示，船舶共有六个自由度，分为沿x轴的转动，称为横摇，沿x轴的平动，称为纵荡，沿y轴的转动，称为纵摇，沿y轴的平动，称为横荡，沿z轴的转动，称为首摇，沿z轴的平动，称为垂荡。六自由度的船舶运动模型要计算大量的水动力系数，具有高非线性、耦合度强的特点。因此，目前不能同时较好地对航向角和舵角两个状态变量进行控制，存在响应慢、超调大和鲁棒性弱等缺点。
专利技术内...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非线性船舶航向控制模型，其特征在于：以包括连续性方程、动量方程、物态方程在内的流体力学控制方程组为基础，结合船舶航向、舵角的运动方程和状态方程，用二次多项式拟合的方法建立船舶航向舵角的高阶非线性数学模型，然后运用滑模变结构控制理论，求取合适的切换面和稳定的滑模运动方程，把船舶航向舵角的非线性数学模型当作一类仿射非线性系统，求解船舶航向舵角的非线性数学模型的滑模变结构控制器结构，以实现对船舶航向和舵角两个状态变量的同时控制。2.一种非线性船舶航向控制系统，其特征在于：包括采用如权利要求1所述的非线性船舶航向控制模型的船舶航向舵角控制系统，船舶航向舵角控制系统分别与航向检测传感器、舵角检测传感器和异步电动机电连接，异步电动机输出端与减速器连接，减速器输出端分别与浮动杆和随动器连接，浮动杆输出端分别与液压转舵控制单元和油泵变量机构连接；...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛小兵，徐伟洪，于思恂，虞梓牛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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