● 摘要
船舶在海面航行，由于受到海风海浪的扰动而产生摇摆。船舶横摇阻尼很小，所以在风浪中会剧烈横摇。减摇鳍可以有效减小船舶横摇运动。本文以某舰船减摇鳍系统为例，深入研究了减摇鳍的工作原理和系统组成，并进行了仿真，研究结果对本项目的顺利完成和后期实船调试具有重要意义。减摇鳍的减摇性能主要取决于控制规律，目前广泛使用的是PID控制，实际使用时由于海况、航速和浪向角经常发生变化，原先调整好的PID参数不能使减摇鳍控制系统工作在最佳状态。为达到最好的减摇效果，PID参数需要根据海况、航速和浪向角进行调整。手动调整不仅增加操作人员的负担，而且很难达到控制结果最优。本文在研究PID控制器的基础上引入遗传算法对PID参数进行优化，在海况、航速和浪向角发生变化时，控制器能够自动调整PID参数，从而使船舶在不同的海况、航速和浪向角情况下航行时，都能充分发挥减摇鳍的减摇能力。为比较PID参数优化前后减摇鳍的减摇性能，本文建立了海浪干扰模型，船舶横摇模型和减摇鳍控制系统模型，并分遗传算法引入前和引入后两种情况进行仿真，仿真结果显示，引入遗传算法后控制器能够根据海况和航速自动优化PID参数，使减摇鳍减摇性能优于一般的减摇鳍PID控制器。