基于混沌分析的船舶参数激励横摇运动及其减摇鳍控制研究  被引量:12

Ship parametric excitation rolling motion and its fin stabilizer control based on chaos analysis

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作  者:马磊[1] 张显库[1] 

机构地区:[1]大连海事大学航海动态仿真和控制实验室,辽宁大连116026

出  处:《船舶力学》2013年第7期741-747,共7页Journal of Ship Mechanics

基  金:国家自然科学基金资助项目(50979009);国家973子项目(2009CB320805);中央高校基本科研业务费专项资金(No.2012TD002)

摘  要:船舶参数激励横摇可能导致船舶的大幅度横摇运动,威胁船舶、货物和海上人命安全。为了减小参数激励带来的不利因素,通过李亚普诺夫指数和功率谱对船舶在规则纵浪中运动的稳定性进行分析。从而分析船舶参数激励横摇运动的产生机理,不仅分析了船舶参数激励横摇产生混沌现象的条件,而且确定出船舶参数激励横摇运动的安全与危险区域。然后基于Backstepping算法和闭环增益成形算法设计出减摇鳍控制器,并且在考虑一定的干扰后进行了仿真试验。仿真结果表明该控制策略对于消除船舶参数激励横摇系统的混沌现象是十分有效的,并且其鲁棒性能令人满意。Parametric excitation rolling can lead to dangerously large rolling motions, endangering the ship, cargo and crew. To decrease the influence caused by parametric resonance, stability of ships in longitudinal waves was analyzed using Lyapunov characteristic exponents and power spectrum. The mechanism of para- metric excitation rolling was explained by chaos theory. The condition of chaos in parametric rolling was dis- cussed, the safe and unsafe regions of target ships were identified. Then the fin stabilizer controller is de- signed by using Backstepping closed-loop gain shaping algorithm and simulation tests are carried out under certain disturbances. The simulation results show that the control effects are very effective for the elimina- tion of chaos in the ship parametric rolling system and the effects have satlsfactnrv rc^l~llat ~tnl~;lgtxr

关 键 词:参数激励横摇 混沌分析 减摇鳍控制 

分 类 号:U661.321[交通运输工程—船舶及航道工程]

 

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