梁利華，劉彥文，李棟良
哈爾濱工程大學自動化學院，黑龍江哈爾濱

摘　　　要：針對船舶航向／舵減橫搖控制系統的特點，提出了一種新的設計方案。對舵減橫搖控制回路，基于開環增益成形的思想，通過指定閉環靈敏度函數的幅頻特性形狀，得到相應的舵減橫搖控制器。在設計過程中不但考慮了對象的非較小相位特性，還分析了Ｂｏｄｅ積分定理對性能的約束條件，在系統的性能和控制輸出之間進行了折衷，給出了一組優化設計結果。對航向控制回路，應用混合靈敏度問題設計了Ｈ∞航向控制器。設計指標是在保證船舶能很好的跟蹤航向指令的前提下盡可能的減小艏搖控制回路和橫搖控制回路之間的耦合作用。仿真結果表明，所設計的舵減搖控制系統滿足性能要求，取得了較高的減搖率，而且橫搖運動對航向的影響很小。通過對攝動后的對象進行仿真，進一步驗證了系統具有很好的魯棒性。

關　鍵　詞：舵減搖；開環增益成形；Ｂｏｄｅ積分定理；性能要求

１　引　言
船舶在海上航行時，由于環境干擾的作用產生的橫搖運動會對船舶的安全性、船上的設備、貨物及船員產生不利影響［１］。舵減搖是利用操舵所產生的橫搖運動來抵消波浪產生的橫搖，從而達到減搖的目的［２］。由于舵的主要作用來保持航向，要求所設計的舵減橫搖控制系統對航向的耦合作用盡量的小，即在不影響航向（艏搖角） 的條件下盡可能的提高系統的減搖效果。本文將首先分析舵減搖系統中橫搖和艏搖的頻率特性及二者之間的耦合作用，提出先分別單獨設計各回路，再進行綜合的設計方案，對船舶航向／舵減橫搖綜合控制系統進行了設計。對舵減橫搖回路，將采用一種新的設計思路，基于開環頻率成形的方法設計舵減橫搖控制器。對航向控制器，采用Ｈ∞設計方法進行設計。

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