基于MPC的船舶横摇运动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于MPC的船舶横摇运动控制方法，属于船舶与海洋工程运动控制技术领域。包括波浪记忆效应的延时性处理方法、基于MPC的船体运动控制方法。本发明专利技术可以很好的考虑波浪条件下船舶的运动延迟问题，辅助解决恶劣海况下船舶的运动控制问题。劣海况下船舶的运动控制问题。劣海况下船舶的运动控制问题。

【技术实现步骤摘要】
基于MPC的船舶横摇运动控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于MPC的船舶横摇运动控制方法，属于船舶与海洋工程运动控制


技术介绍

[0002]船舶恶劣海况下会产生大幅横摇运动，严重影响船舶安全。如何准确计算船舶运动响应，并采取一定措施进行减摇控制，将对船舶安全性的提升十分关键。目前常用的船舶运动响应计算方法有以下两种：
[0003]1、旨在求解Navier
‑
Stokes(NS)方程的CFD方法(Computational Fluid Dynamic)，它能够全面、详细地描述流场，并考虑流体粘性以及船波相互作用的非线性。该方法由于需要消耗大量的计算资源而导致计算时间过长，应用受限。
[0004]2、由于势流理论的快速计算效率，被广泛的应用到船舶运动响应模型中。势流理论不考虑粘性效应，简化了NS方程。流场由速度势描述，速度势在流体域内满足拉普拉斯方程，可以作为边值问题来处理。势流理论最初用于耐波性问题是为了获取波浪中浮体的动力学特性。为了准确求解船体运动响应，Cummins提出了基于势流方法的脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于MPC的船舶横摇运动控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)波浪记忆效应的延时性处理方法船舶单自由度横摇运动方程表示为：式中：φ为船舶横摇角；B(ω)为阻尼系数；K为回复力系数；I
xx
为横摇惯性矩；J
xx
(ω)为随时间变化的横摇附加惯性矩；M
wave
(ω)为波浪激励力矩，将频域横摇运动方程转换至时域，并添加横摇运动控制力矩，则公式(2)可以写成：式中：M
e
(t)是施加的外部控制力；h是表征了自由面记忆效应的延迟函数，可以通过附加质量J
xx
(ω)或势流阻尼B(ω)由公式(3)积分计算得到，其中，J
xx
(ω)和B(ω)根据频域内的横摇附加质量曲线或横摇阻尼曲线采用最小二乘法由系统识别得到；2)基于MPC的船体运动控制方法定义状态向量通过状态空间表征，将船体运动方程(2)表示为状态空间方程，如公式(4)所示：方程，如公式(4)所示：方程，如公式(4)所示：方程，如公式(4)所示：方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡丽芬，张明，巩庆涛，郭艳利，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：