论文摘要
近年来,随着航运事业的不断发展以及船舶自动化控制技术不断需求,船舶的航行补给控制问题已引起人们的广泛关注。船舶的航行补给作为保证船舶正常作业的重要手段,可为船舶提供有利的后勤保障,从而提高船舶的续航能力及作业范围,因此对船舶的航行补给控制问题的研究具有重要的实际意义。船舶航行补给分为单个船舶对单个船舶、单个船舶对多个船舶和多个船舶对多个船舶三种方式,其中,单个船舶航行补给控制问题较简单,已得到妥善解决。本文旨在解决船舶编队航行中单个船舶对多个船舶的自动补给控制问题。我们对船舶航行补给控制问题进行了深入的研究,主要的研究内容如下：第一,对编队航行补给控制问题进行描述。我们将其描述成补给船舶对编队船舶的同步航迹跟踪控制问题。同时,给出了对补给船舶的两个控制目标,分别是：1)对以参数为变量的参照航迹的跟踪控制；2)与船舶编队的同步控制。第二,针对控制目标1),考虑了补给船舶为编队船舶中的一只船舶进行补给操作时的位置关系,提出一种非线性自适应PD控制方法用于补给船舶的航迹跟踪控制,并且能够有效抑制补给操作过程中,由于风、浪、流等引起的干扰。通过仿真实验,验证了控制器的控制效果。第三,针对控制目标2),考虑到船舶间的通信范围和信道有限,基于图论和分布式控制中的一致性算法,对补给船舶与船舶编队的航迹参数进行设计,保证补给船舶与编队船舶的同步航行。在一致性算法的分析过程中,考虑到了船舶间的通信系统存在的延时对一致性算法渐近性的影响。通过仿真实验,验证了算法的可行性与正确性。第四,结合为补给船舶所设计的航迹跟踪控制器及同步控制器,我们利用MATLABsimulink软件,给出了补给船舶为船舶编队中的每只船舶进行航行补给操作的仿真实验,验证了算法的可行性与正确性。最后,对本文进行概括性总结,并且提出了船舶编队航行补给控制问题中有待进一步解决的问题。