一种船舶舵减摇的综合再置控制方法

摘要

本发明的目的在于提供一种船舶舵减摇的综合再置控制方法，包括：采集船舶横摇角信号e(t)，设定各控制参数初值，；以e(t)为输入，计算输出信号u1(t)；以u1(t)为输入，滤掉高频噪声，削弱非线性积分导致的尖峰信号，计算输出信号u2(t)；以u2(t)为输入，计算闭环反馈控制信号u(t)；绘制系统的开环Nyquist图及闭环频率特性，判断设计指标是否满足条件，若不满足，重新调整各控制参数值，重新计算反馈输出u(t)，直到满足指标要求为止。本发明有效地解决了舵减摇系统中非最小相位特性引起的大的相位滞后，对船舶横摇谐振频率附近的海浪干扰，具有最强的扰动抑制能力，从而大大提高了系统的减摇能力。

主权项

1.一种船舶舵减摇的综合再置控制方法，其特征是：（1）采集船舶横摇角信号e(t)，设定各控制参数初值，包括反馈系数ω_p、微分时间常数τ₁、滤波时间常数T_f、可调增益系数k₀、转折频率1/T₁及1/T₂；（2）以e(t)为输入，利用基于非线性积分即clegg积分和微分补偿的再置控制算法，计算输出信号u₁(t)；（3）以u₁(t)为输入，利用低通滤波算法滤掉高频噪声，并削弱由步骤（2）的非线性积分导致的尖峰信号，计算输出信号u₂(t)；（4）以u₂(t)为输入，应用超前校正算法对系统进行低频段的微分补偿及船舶谐振频率点的开环增益补偿，计算闭环反馈控制信号u(t)；（5）绘制系统的开环Nyquist图及闭环频率特性，判断设计指标是否满足条件，若不满足，重新调整各控制参数值，包括ω_p、T_f、k₀、T₁、T₂，返回到步骤（2）重新计算反馈输出u(t)，直到满足指标要求为止；所述的判断设计指标的条件为同时满足：a、鲁棒性要求：开环Nyquist图在低频处离-1点的距离>0.5；b、减摇性能要求：开环增益在船舶谐振频率ω_n处达到最大，且增益值≥2.5；闭环灵敏度幅值在谐振频率点最低，此灵敏度函数幅值|S|_min低于-10dB，对主导频率在谐振频率点的海浪干扰，减摇率达到60%以上；c、舵机饱和非线性限制要求：最大舵角δ_max＝±30°，最大舵速其中反馈输出u(t)即为舵角，反馈输出的导数即为舵角速度。