基于神经网络的主动式波浪补偿吊机系统研究

摘要

国家对于海上补给所需要的装备技术进行大力研发支持，使其迅速成为我国军事力量的一种凸显。本文研究的重点是在基于神经网络算法下应用了主动式波浪补偿技术的吊机系统。其中主动式波浪补偿技术是未来海洋补给装备中的一种新型高新技术，能够主动并且及时地补偿船舶因为海洋运动等因素而引起的一系列相对运动，确保在复杂的海洋环境下，船只能安稳顺利的全天候作业。主动式波浪补偿吊机系统的研发有着重大的战略意义和经济效益。
　　本课题首先就波浪补偿技术的发展历程进行了简单的介绍，通过其发展历程将波浪补偿技术的进行分类，并对波浪补偿技术进行原理分析，从而发现无论是沿海国家还是内陆国家都对波浪补偿技术研究并不透彻，没有特别成熟的工业产品出现在市场上，本篇论文主要选择了波浪补偿技术中的主动式波浪补偿来进行深入探讨与研究。在研究了主动式波浪补偿原理的基础上，将主动式波浪补偿技术与被动式波浪补偿技术进行对比，并分析其优缺点。从而得知，船舶姿态预报在主动式波浪补偿中的重要性，并应用数学中的时间序列的方法，及时地对船舶的运行姿态进行预报。最后设计出具有主动式波浪补偿技术的吊机液压系统，并简述系统运作时的液压工作原理。
　　在建立具有主动式波浪补偿技术的吊机系统的数学模型基础上，对主动式波浪补偿的控制系统进行深入的研究。控制策略的选择与整个系统的响应性稳定性有着直接的影响，本课题通过与传统控制理论对比分析下，选择了伪微分控制策略，并将其与神经网络进行结合，将基于神经网络下的伪微分控制算法应用到主动式波浪补偿吊机控制系统中来。通过M atlab软件进行仿真，显示出整个系统优越的性能，满足整个系统的控制要求。最后进行实验平台的搭建，利用Labview软件对整个系统进行实时监控，分析实验结果并进行实验验证。
　　理论与实验的结合，充分表明了神经网络PDF控制策略结合了神经网络与PDF控制算法的优点，具有自适应性强、快速响应性好、抗干扰性强和稳定性良好等一系列特点，是一种十分优良的控制技术，满足本论文中的具有主动式波浪补偿技术的吊机系统对控制算法的要求，当然这种神经网络PDF控制算法在其他控制领域也具有广阔的应用前景。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 波浪补偿技术的分类与研究现状

1.3 论文的研究内容

1.4 本章小结

第2章 主动式波浪补偿吊机控制系统概述与分析

2.1 主动式波浪补偿系统概述

2.2 主动式波浪补偿控制策略概述

2.3 船舶姿态运动预报

2.4 本章小结

第3章 主动式波浪补偿吊机的液压系统研究

3.1起重机液压系统的研究

3.2 液压系统回路

3.3 具有主动式波浪补偿技术的吊机液压系统分析

3.4 本章小结

第4章 主动式波浪补偿吊机系统控制策略

4.1神经网络的理论基础

4.2伪微分控制理论

4.3 基于神经网络的PDF算法

4.4 本章小结

第5章 主动式波浪补偿吊机系统的数学建模与仿真

5.1液压驱动数学模型

5.2 系统作业工况参数

5.3基于Simulink的整个系统仿真

5.4 本章小结

第6章 实验模型的搭建与研究

6.1实验系统的构成

6.2电机驱动时数学模型

6.3 系统实验平台的搭建

6.4 实验结果

6.5 本章小结

结论与展望

7.1结论

7.2展望

攻读学位期间发表的学术论文

参考文献

致谢