穿浪双体船纵向运动滑模控制

宋立忠+阮苗锋+巩舒超

收稿日期：2013-05-27

作者简介：宋立忠（1969—），男，山东章丘人，副教授，博士，研究方向：控制理论与应用、滑模控制、智能控制等。

文章编号：1003-6199(2014)02-0023-04

摘 要：分析穿浪双体船实际应用中存在的问题，给出穿浪双体船纵向运动控制模型，并基于滑模控制理论设计减纵摇控制器。为了克服传统滑模控制存在的高频抖振问题，对控制律中的符号函数进行柔化处理，取得良好的减摇控制效果。仿真结果表明了本文方法的有效性。

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关键词：穿浪双体船；纵向运动；减摇；滑模控制

中图分类号：U674.941文献标识码：A

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Sliding Mode Control of Longitudinal Motion for Wavepiercing Catamaran

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SONG Lizhong, RUAN Miaofeng, GONG Shuchao

(College of Electrical Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan,Hubei 430033, China)

Abstract:Its advantages, as well as disadvantages emerged in actual use for wave-piercing catamaran, is analyzed．The mathematic model for longitudinal motion control is given and a roll stabilization controller is designed based on sliding mode control theory. To overcome the defect of hige frequency chattering of conventional sliding mode control method, a revised switching term that can make the control signal become “soft” is used. The sliding mode controller designed here has perfect roll stabilizatin effect. Simulation results prove its effectiveness.

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Key words:wavepiercing catamaran；longitudinal motion；roll stabilization；sliding mode control

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1 引 言

穿浪双体船是一种综合了高速双体船与小水线面双体船特点的新船型，特有的船型构造使它具有高速、优良的耐波性、稳性好、舒适、吃水浅、甲板宽敞和回转性能好等高水平的综合航海性能。另外，它还具有建造工艺简单、使用成本低和技术风险小等特点。因此，穿浪双体船特别适合作为高速渡船、军用高性能攻击艇和高性能隐身艇的基础船型，发展前景广阔，并已在许多领域得到应用［1］。但人们在使用过程中发现穿浪双体船也有不尽人意之处，比如其耐波性在涌浪或长峰波中表现比较突出，而在短峰波中，尤其在波长船长比为l～1.5左右的短峰波中航行时，耐波性难以令人满意；其耐波性的改善主要在高速时，而低速或漂浮时的耐波性，并不比单体船有明显改善。此外，穿浪船对装载状态的变化比较敏感，虽优于小水线面双体船，但劣于高速双体船，载荷变化较大时，相应吃水变化较大，从而导致性能恶化。……