一、全垫升气垫船的航行不稳定性研究（论文文献综述）
马庆严[1]（2021）在《全垫升气垫船升沉-纵倾滑模解耦控制研究》文中认为全垫升气垫船的垂直面控制策略是保证航行安全的重要手段。主要的控制方法是通过调节垫升风机的进气量来控制升沉和纵倾两个自由度。因此在垂直面上可以视为一个控制输入和两个自由度的欠驱动强耦合系统。再加上外界海浪环境的干扰等因素,当纵倾角过大时会发生埋艏事故;当升沉高度变化较大时会影响船员乘坐的舒适性。基于上述中存在的问题,本文首先对气垫模型进行建模仿真,将气室内气体视为垂直向可压缩,水平向一致的。随后设计滑模解耦控制器对升沉高度和纵倾角进行控制,并和单自由度的滑模控制器控制效果进行对比验证。本文在上面的研究基础上,针对外界海浪的扰动设计了扰动观测器,将扰动观测器与滑模解耦控制律相结合设计控制器,最后将仿真结果与无观测器下的仿真结果对比仿真实验。本文的具体研究工作如下所示:1.建立了全垫升气垫船气垫系统的数学模型,并将气体密度和气室压力进行关联,通过仿真实验得到气垫船的垫升系统在动态平衡状态下气室内部平衡压强均值以及气体密度等数值。随后基于气体质量连续性方程和力矩平衡方程分别建立了气垫船升沉和纵倾自由度的数学模型并转化成状态空间形式。这种建模方法将垫升风机的进气量作为控制输入,状态变量为升沉高度、升沉速度、纵倾角度以及纵倾角速度。基于Arduino控制板制作船模,在船模上搭载十轴传感器,通过传感器测量船模实验中的升沉高度、纵倾角度以及对应的加速度等数据,验证单一控制输入下气垫船的升沉自由度和纵倾自由度存在耦合性。最后在不同进气量的输入下对模型进行仿真实验,证明了所建立的数学模型符合实际运动情况,为下面章节控制器的设计打下了基础。2.完成升沉-纵倾耦合模型的建立,并设计了滑模控制器对升沉和纵倾自由度进行控制,再设计升沉-纵倾两个自由度的滑模解耦控制器进行仿真验证。随后介绍了滑模控制方法的基本原理、存在的问题以及滑模抖振的抑制方法。验证了当存在耦合作用时,解耦滑模控制比单自由度的滑模控制具有调节时间短和抖动小的优点。验证了所设计的滑模解耦控制器能有效地控制升沉高度和纵倾角。3.在风、浪、流三种海洋环境中,影响气垫船垂直面运动的干扰主要是海浪扰动,因此本文主要考虑外界海浪对气垫船的干扰作用。首先基于P-M海浪谱建立海浪的扰动方程,因为海浪干扰是一系列正弦函数的叠加,因此扰动一定有界。基于海浪扰动观测器设计滑模解耦控制器对升沉高度和纵倾角进行控制。最后,通过仿真实验,证明了本章设计的带有干扰观测器的解耦滑模控制器能够有效补偿海浪干扰,降低升沉高度和纵倾角的幅值。
徐圣杰,张宗科,张海鹏,马涛,唐文勇[2]（2020）在《气垫船运动特性及其非线性因素研究进展》文中研究指明气垫船在波浪中的运动特性具有强非线性特点,一直是船舶运动特性研究的重点和难点。本文综述了与气垫船运动特性紧密相关的气垫动力学、围裙动力学和气垫兴波动力学研究方法及进展,分别介绍了气垫船运动特性线性与非线性研究方法,重点分析了引起气垫船非线性运动特性的风机特性、围裙几何大变形和材料特性以及气垫压缩性等非线性因素的研究进展,并对气垫船运动特性研究进行了展望。
高双[3]（2019）在《不确定条件下全垫升气垫船安全航行控制方法研究》文中指出全垫升气垫船作为一种高性能船舶,突破了传统排水船的支撑方式对航速的阻碍,垫态航行于支撑表面,具有高速性和两栖性的优点。因此,全垫升气垫船的航行不受水深的限制,还可以在其他特殊表面上高速行驶,如冰面、沼泽地、岸滩、草地等,这是其他排水船无法做到的。但是,其有别于常规水面船的船体结构和垫态航行特性又使得对全垫升气垫船的精确建模非常困难,特别是其垫升系统的气垫压力以及囊指型柔性围裙下缘与航行表面间隙泄流产生的水气作用力模型。理论研究和试验表明其模型参数随不同航行状态变化很大,再加上航行时要受到海洋环境干扰的影响,使全垫升气垫船存在着参数不确定、建模误差、以及其他未知干扰影响等不确定性。船体垫态航行阻力相比普通排水型船舶较小,在操舵回转时易出现失速、侧滑、横倾、高速甩尾等现象,同时存在着阻力峰、安全限界等问题带来的航行风险。所以,开展不确定条件下全垫升气垫船安全航行控制方法研究具有重大理论意义和工程实用价值。本文围绕全垫升气垫船的模型参数不确定性、建模误差、受到的未知干扰等不确定性,以及自身航行特性带来的阻力峰、高速甩尾、安全限界等航行风险,主要进行了如下几方面的研究工作:（1）针对全垫升气垫船复杂的水、气阻力中存在的参数不确定性问题,提出一种参数自适应辨识的阻力逼近方法,基于该方法得到了自适应补偿器,并采用李雅普诺夫稳定性分析方法设计了全垫升气垫船的航速与回转率控制律及参数自适应律,得到含有自适应补偿器的模型参数自适应控制器。仿真结果验证了所设计的含有自适应补偿器的模型参数自适应控制器能十分有效地抑制参数不确定的非线性阻力的影响,提升控制精度,保证气垫船以高精度完成了对航速和回转率的控制任务。（2）针对全垫升气垫船复杂动力学的非线性特性及其中包含的模型参数不确定性、建模误差和未知干扰等不确定性对控制精度的影响,提出基于有限时间观测器的全垫升气垫船双补偿全阶滑模控制方法。根据对动力学不确定性问题的分析,提出了符合有限时间观测器设计形式的不确定性动力学模型描述方法。然后,设计了可对动力学不确定性进行观测的有限时间观测器,以观测器的观测信息构建不确定性补偿部分,以目前己知的近似非线性模型构建近似补偿部分,设计出具有双补偿的全阶滑模控制器。仿真结果验证了双补偿全阶滑模控制器减弱了全垫升气垫船复杂动力学的非线性特性及不确定性的影响,保证全垫升气垫船以高精度完成控制任务,且通过与其他三种不同方法进行对比,证明了双补偿全阶滑模控制器的跟踪精度更高。（3）针对高速航行的全垫升气垫船回转运动存在的失速问题、侧漂运动、以及回转率过大可能发生甩尾等安全风险,提出了全垫升气垫船的状态安全空间建立方法和受该空间约束的航行控制方法。根据不同航速下侧滑角和回转率的航行安全限界标准,基于邻域和状态空间思想,建立了全垫升气垫船的状态安全空间。结合辅助动态方程方法、有限时间观测器和滑模方法,设计了受状态安全空间约束的全垫升气垫船航速与航迹向控制器。仿真验证了所设计的控制器能保证在对航迹向的回转跟踪过程中,航速、回转率和侧滑角构成的状态点始终处于状态安全空间内,从而保证了其航行的安全性。（4）全垫升气垫船轨迹跟踪控制过程中,无导引环节的轨迹跟踪控制器,有时会产生威胁航行安全的不合理的输出。针对这一问题,提出了具有安全自调整导引律的全垫升气垫船的轨迹跟踪控制方法。根据位置跟踪误差,设计了可保证误差有限时间收敛的虚拟速度律。基于有限时间辅助动态方程设计了可将虚拟速度误差自动调整为安全误差的导引律,并设计了可保证安全误差收敛的控制器。仿真验证了所设计的控制器在完成轨迹跟踪控制的过程中,可保证航速、回转率、侧滑角全程处于安全范围内,且控制器分配给空气导管螺旋桨和空气舵的控制指令处于它们的输出能力范围内。
吴兆年[4]（2019）在《一种新型气垫船垫升系统特性研究》文中研究指明气垫飞行器是一种地效飞机与气垫船的结合体,有气垫船模式、地效飞行器模式和短时越障飞行模式三种典型的工作模式。其中,气垫船模式的工作时间在其寿命周期中占比最大,是最常见的工作模式。在这种工作模式下,可以将气垫飞行器在原理上当作气垫船来研究,而对于这种新型气垫船,需要充分考虑其与传统全垫升气垫船的差异,设计出一套能适应其复杂工作特性的垫升系统,以满足性能要求。因此,总结出这种新型气垫船特有的设计问题,并为新型垫升系统匹配一套适合的垫升性能分析方法是具有实际意义的。基于对上述问题的考虑,本文主要开展了以下几方面的研究工作:（1）新型气垫船垫升系统初步设计研究。总结新型气垫船在设计中需要考虑的问题,提出新的设计要求;利用CFD方法对可能影响垫升性能的围裙设计参数进行规律分析,并对几种刚性气道备选方案进行对比、筛选,综合分析后确定适用于新型气垫船的垫升系统初步设计方案。（2）刚性地面上的静垫升性能研究。基于CFD计算中的零间隙重叠网格技术,设计刚性地面上的静垫升性能研究方法;对静垫升平衡姿态和气垫升沉刚度进行计算,并研究风机流量和泄流高度对垫升力的影响;通过静垫升模型试验验证CFD方法的合理性和准确性。（3）静水面垫升性能研究。通过CFD方法,计算静水面上静垫升状态的平衡姿态和升沉刚度,并与刚性地面静垫升状态比较;计算在静水面上航行时的垫升状态,对比不同傅汝德数时的液面变形情况。（4）气垫船在波浪中的运动响应研究。基于傅汝德—克雷洛夫假设和绝热气体模型,编写计算程序,建立该型气垫船在波浪中的运动响应计算方法;对比气垫船在不同工况中的运动响应,并研究运动幅值随波长船长比的变化规律,验证算法的合理性。通过上述研究,设计了一套由风机、刚性气道和围裙组成的新型垫升系统,给出了适用于新型气垫船的垫升性能评估方法,并通过模型试验,验证了部分方法的合理性和准确性,为气垫飞行器的垫升系统设计提供了参考。
李国军[5]（2019）在《全垫升气垫船路径跟随控制方法研究》文中研究说明全垫升气垫船作为高性能船舶的一种,以空气舵和空气螺旋桨作为操纵装置,通过向气垫围裙中补充气体,使其供给静态压力支撑船体。全垫升气垫船在两栖性与快速性方面表现良好,可以在浅滩、沼泽等特殊环境快速航行,具有广阔的发展前景与应用需要。相较于常规水面船舶,气垫船没有水下回转构件,船体几乎悬浮于水面之上,在进行路径跟随行驶过程中,没有构件提供足够的回转向心力,而且受到空气阻力的影响较大,导致其操纵难度大,易于产生侧滑,严重时甚至引发事故。因此,设计一款安全可靠的气垫船路径跟随控制系统具有必要性与研究价值。本文围绕气垫船路径跟随这一核心,从建立运动数学模型、规划航行运动路径、引导跟随规划路径、设计跟随控制器等方面进行研究,研究内容主要包含为以下四个方面:首先,为满足路径跟随问题研究的需要,运用模块化建模的思想,对气垫船船体构件进行深入分析建模,根据力学原理,将空气动力、水动力、螺旋桨、空气舵等模块进行矢量合成,最终建立四自由度运动数学模型。另外建立海风模块,引入环境干扰,模拟实际海况。最后,针对所建立的气垫船运动数学模型,进行操纵性仿真实验,分析验证其正确性。其次,针对气垫船航路规划问题,通过对Dijkstra算法原理的研究,分析其操作步骤与算法优缺点,结合蚁群算法,设计出蚁群-Dijkstra优化算法,在模拟海面障碍物的条件下,进行航路规划。再次,结合最短规划路径,对引导跟随路径问题进行研究,在常规LOS导引法的基础上,进行优化设计与改进,提出可以对航迹偏差积分的前视视线导引法,设计滑模控制器,对前视LOS导引法引导跟随路径效果进行仿真分析,为设计控制器方法的深入研究提供基础。最后,针对路径跟随控制器设计方法进行研究,根据对滑模控制方法的理论分析与应用研究,引入非奇异快速终端滑模控制方法,实现在有限时间内航迹快速收敛于规划路径。考虑气垫船海上航行的实际情况,针对外部环境干扰,结合扰动观测器,提出基于扰动观测器的非奇异快速终端滑模的控制方法,实现对干扰的有效观测与补偿,并且通过Lyapunov稳定性理论对所提出的控制器设计方法进行稳定性验证,确保设计的安全性与合理性。
张元刚[6]（2018）在《垫升系统对局部气垫双体船水动力性能影响研究》文中进行了进一步梳理随着世界船舶工业的发展和军事舰艇设计领域的技术革新,新型高性能船舶迭出不穷。局部气垫双体船（PACSCAT:Partial Air Cushion Supported Catamaran）便是其中的佼佼者,其船型新颖、性能优良,为高航速、高效载荷、浅吃水水域航运和作战提供了一种有效的解决方案。垫升系统是局部气垫双体船的重要组成系统,其包括形成局部气垫双体船“气垫”的一系列装置。气垫压力、进气流量等是影响局部气垫双体船水动力性能的关键要素。本文采用模型试验与数值模拟方法,研究了该船型的阻力预报方法,探究了垫升系统主要组成结构的水动力特性,为船型研发和优化提供参考。本文对局部气垫双体船垫升系统进行广义分类,回顾了国内外关于局部气垫双体船及其同类船型阻力预报方法以及垫升系统的研究进展。基于本文的研究对象和研究手段,对局部气垫双体船研究的理论与方法进行了综合的阐述。通过模型试验方法研究了局部气垫双体船阻力特性,总结了阻力、纵倾、升沉等随航速变化的规律。从总阻力角度分析了气垫压力,垫升流量对局部气垫双体船阻力性能的影响,对于局部气垫双体船航行姿态、阻力以及兴波特性等试验现象进行了分析,选取了最优的进气流量和风机调控方案。运用滑行面理论研究了局部气垫双体船艏气封简化模型浸湿长度、航速和来流攻角等因素对自由液面兴波影响,并对在水动力和气垫压力作用下艏气封的压力分布规律进行了探究,得出了随着气垫压力的阻力系数和升力系数线性变化的规律。基于双向流固耦合方法对以橡胶材料的艏气封进行数值模拟,分析了变形后气封压力分布、气封位移、气封阻力及气封对自由液面波形的影响规律。基于粘性流体力学理论,建立了具有较高预报精度局部气垫双体船航行数值模拟方法,对局部气垫双体船内流场（稳压气室,垫升气室,气囊流道等）的三维流动特性进行模拟,并进行了数值仿真结果和水池试验数据的对比分析。基于建立的数值仿真结果对垫升系统内外气垫兴波进行对比分析,对净气垫作用下的局部气垫双体船阻力和航行姿态的影响规律进行分析。对气垫分割技术和在稳压气室增加分隔板进行气流改善的方法以改善阻力性能的效果进行了细致分析。结果表明,气垫分割和稳压气室气流改善对垫升气室内气垫压力分布调节有关键作用,高速段平均减阻效果达到22%。
赵强[7]（2017）在《气垫船安全航行船位推算与航迹控制方法研究》文中认为气垫船作为一种新型高性能船,在航运、科学研究和军事上应用越来越广泛。由于全垫升气垫船有着极强的运行机理和环境适应力,在当今的海洋资源探索与开发上起到了重要的作用。因为气垫船是高速船,所以其很容易受到恶劣环境的影响,在航行过程中容易发生一些危险情况:当做回转运动时,水阻力阻尼小,向心力不足,很容易发生侧滑、甩尾等危险现象;当气垫船在高速航行过程中,由于多种因素的干扰,实际航行路线偏离规划航迹路线时,易发生碰撞、触礁等危险情况;在GPS位置信息丢失的情况下,气垫船无法获知位置信息,很难执行当前任务,同时还可能发生碰撞等危险。可见,气垫船在航行过程中存在诸多安全隐患。因此,气垫船的安全航行是一个重要的研究方面。本文以全垫升气垫船作为研究对象。具体工作如下:首先,通过某型气垫船的实验数据和执行机构参数,对气垫船的各个机构模块进行建模,包括水动力模型、空气动力模型、操纵面模型、气垫力模型等;采用牛顿定律对各个模块的力（力矩）进行矢量合成,完成气垫船的六自由度运动数学模型的建立,并对模型进行仿真验证。其次,考虑气垫船GPS信号丢失的情况,对气垫船的船位推算方法进行研究,设计基于交互式多模型算法的船位推算器,并用于海试实验。接着,对气垫船的安全航行进行研究,建立航行过程中气垫船参数的安全限界。对间接式航迹控制算法进行分析,结合气垫船的安全限界,设计航迹偏差PID导引控制器及LOS导引控制器;基于气垫船的航向简化模型,设计基于自适应反步滑模算法的航向控制器。并在扰动风作用下进行了仿真对比验证。最后,针对航迹控制过程中出现的大漂角及横倾角问题,考虑回转率的影响因素,设计基于模糊专家控制的导引控制器,并进行仿真验证。
崔延青[8]（2017）在《全垫升气垫船航向—横倾解耦控制研究》文中提出全垫升气垫船（Air-cushion Vehicle,ACV）是一种具有特殊性能的水面船,与普通水面舰船的不同在于气垫船运用垫升系统把气体注入船底,使船体垫升在水面之上,而没有水下装置,特殊的结构使气垫船高速航行成为可能。但特殊的结构同时也暴露了气垫船航行时抗干扰能力弱、稳定性差等问题。在海风干扰的情况下,容易造成气垫船的侧滑、埋艏、横倾等现象,严重时可能会造成气垫船的倾覆。因此要想使气垫船安全航行就必须对气垫船驾控系统进行研究。本文主要研究气垫船航向-横倾解耦控制。气垫船在水面航行时需要根据路线和海况调整航向。气垫船主要通过改变空气舵角和螺距角来控制航向,而本课题主要研究空气舵对艏向角的影响。由于空气舵一般位于船体重心之上,致使气垫船在转舵时会给船体强加一个横倾力矩。同时在自然环境中又会存在自然风的干扰,也可能加剧横倾现象。气垫船横倾会严重影响气垫船两侧垫升压力,加剧气垫船的不稳定性;同样艏喷管安装在船艏两端,在利用艏喷管控制横倾角时又会给船体强加转艏力矩。以上说明航向和横倾之间存在耦合现象,需要通过空气舵和艏喷管联合工作使气垫船稳定安全的运行。为了方便气垫船的研究,需要对气垫船进行数学建模。首先建立了北东坐标系和船体坐标系以及两坐标系之间的转换关系;在所建立的坐标系下对船体进行受力分析并建立气垫船动力学数学模型;建立海浪和海风数学模型以模拟真实海面环境;在船模直航操纵性实验和舵回转实验验证所建模型的合理性。本文采用的主控制算法为PID神经网络。该方法与多层前向神经网络相似,不同之处在于PID神经网络的隐含层只有一层,并且作用函数不是某单一函数而是由比例、积分、微分函数共同组成。该方法不仅具有神经网络自学习特性而且具有微分和积分动态特性。针对神经网络的不足之处提出了一种改进方法,另外提出一种连接权重初值的选取方法。接下来利用PID神经网络对气垫船进行航向控制。设计了单通道PID神经网络控制系统,并加入经典PID控制作为对比。仿真研究结果表明,在ACV航行控制方面PID神经网络具有更好的控制效果。接下来又针对气垫船航向-横倾耦合系统设计了双通道PID神经网络解耦控制器。在仿真试验中加入基于单通道PID神经网络的航向控制作为对比项。试验结果表明,在同样海况和舵角相同下,航向横倾解耦控制的横倾角、侧滑角更小,即经过航向横倾解耦控制气垫船稳定性更好,抗干扰能力更强。
刘通[9]（2017）在《全垫升气垫船舵桨协调控制分配方法研究》文中认为全垫升气垫船是一种船体靠气垫支撑,在航行过程中完全脱离水面（地面）的高性能船舶,具有高速性、两栖性等诸多优点,在军事和民用方面得到了广泛的应用。气垫船包括多个独特的操纵面,其中空气导管螺旋桨和空气舵是控制气垫船运动的主要执行机构,空气舵用来提供气垫船所需的回转力矩,而空气导管螺旋桨不仅能提供气垫船前进所需的动力,还能通过分别调节左右螺旋桨的螺距角,使用螺距差来提供回转力矩。气垫船在做回转运动的过程中,当航速较低时,空气舵的效率较低,此时无法提供充足的回转力矩,因此导致回转速度较慢、回转时间过长以及回转半径较大等情况,因此需要利用螺旋桨螺距差辅助回转,甚至代替空气舵回转。然而,当航速较高时,空气舵的效率也较高,所以此时仅用空气舵便可提供气垫船回转时所需回转力矩,但是由于气垫船侧向阻尼较小,同时对外部环境干扰敏感,故此时应避免使用较大舵角回转,以免造成严重侧滑甚至翻船等事故。因此出于安全性、能耗及执行器磨损等方面考虑,研究气垫船在不同航速下舵桨协调控制分配具有实际意义。本文以某型气垫船为研究对象,在研究气垫船航迹向保持控制任务的基础上,对舵桨协调控制分配问题进行了深入研究。首先,采用模块化建模思想,根据某型气垫船的实验数据和相应执行机构参数,对气垫船各个模块进行建模,然后利用叠加原理将各模块相同方向的合力（矩）进行合成,最终建立气垫船四自由度运动数学模型。其次,为研究气垫船舵桨协调控制分配方法,首先对空气导管螺旋桨和空气舵的工作性能、效率,以及在不同航速下分别利用两者进行回转的作用效果进行分析和比较,进而确定在不同航速区间内舵桨协调使用的情况,然后建立舵桨协调控制分配模型,将舵桨协调控制分配问题转化为指定目标函数和约束条件下的最优化问题,然后采用改进的标准粒子群优化算法进行求解,实现控制力（矩）合理协调的分配。再次,针对气垫船航迹向安全航行控制问题,提出了航迹向间接控制的概念,即根据侧滑角信息更新期望艏向的策略,采用非奇异快速终端滑模控制算法进行控制器设计,并进行稳定性证明,同时为了保证航行稳定性和安全性,采用李亚普诺夫非线性直接法设计航速控制器,实现气垫船等航速-航迹向保持控制。最后,将舵桨协调控制分配方法应用在气垫船等航速-航迹向保持的航行任务中。通过仿真实验将其与未进行协调分配的仿真结果做对比,仿真结果表明本文所提的舵桨协调控制分配方法的正确性、有效性和优越性。
朱超[10]（2016）在《大型气垫船操纵特性与航向控制方法研究》文中指出全垫升气垫船由空气静压力支撑,采用空气螺旋桨提供推力,航行时完全脱离水面,遭到水的阻力比普通船小,是典型的水面快船之一,具备良好的两栖性和耐波性。因为气垫船航行存在的特殊性,使其对外界环境比较敏感,当有风的干扰时会造成船体侧漏、横倾、埋首等危险的情况;而当气垫船做回转运动时,由于气垫船依靠空气舵不能产生足够的向心力,会出现严重侧滑、甩尾,大舵角回转时还有可能出现倾覆的危险。这些问题的呈现,正是因为气垫船特殊的结构机理导致的操纵性比较差。为此,国内外已经展开研究将综合驾控系统应用在气垫船的运动控制中,实现气垫船的自动航行控制,减轻驾驶员高度紧张的精神压力,提高航行的安全性。鉴于气垫船的操纵性差问题,本文对气垫船的操纵性进行仿真分析并进行了气垫船的航向控制研究。本文以大型全垫升气垫船为研究对象,大型气垫船无论在客运还是军事方面都具有较好的应用前景。具体工作内容如下:首先,通过某型气垫船的实验数据和执行机构参数,对气垫船的各个机构模块进行建模,采用牛顿定律对各个模块的力（力矩）进行矢量合成,完成大型气垫船的四自由度运动数学模型的建立。其次,对大型气垫船的操纵特性进行仿真分析,在无风有风条件下对直航,回转,回直,Z形运动进行仿真分析,所建立模型符合气垫船的航行特性。再次,为实现气垫船的航向控制,本文选择滑模控制理论进行航向控制器的设计,对滑模控制做了简单介绍,为减弱控制器的振动,提高控制精度和自适应性,分别融合了模糊控制和神经网络控制,设计了模糊滑模航向控制器和神经网络滑模航向控制器,并与普通滑模进行了对比仿真分析。最后,为了提高气垫船在航向控制过程中的安全性,在分析航行安全限界的基础上设计了航向跟踪回转率控制,将气垫船的回转率和侧滑角限定在安全范围内,避免了气垫船在做回转运动时出现回转率和侧滑角过大引起的倾覆和甩尾等事故,经过仿真表明此设计具有较好的效果。
二、全垫升气垫船的航行不稳定性研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、全垫升气垫船的航行不稳定性研究（论文提纲范文）
（1）全垫升气垫船升沉-纵倾滑模解耦控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 课题国内外研究现状 |
| 1.2.1 气垫船技术发展现状 |
| 1.2.2 升沉纵倾运动控制技术发展现状 |
| 1.2.3 解耦滑模控制技术发展现状 |
| 1.3 论文组织结构和章节安排 |
| 第2章 全垫升气垫船及升沉纵倾运动模型的建立 |
| 2.1 问题描述 |
| 2.2 全垫升气垫船六自由度运动数学模型 |
| 2.2.1 坐标系的建立与坐标转换 |
| 2.2.2 运动学模型 |
| 2.2.3 动力学模型 |
| 2.3 全垫升气垫船升沉-纵倾运动数学模型 |
| 2.3.1 四气室气垫建模方法 |
| 2.3.2 升沉运动数学模型 |
| 2.3.3 纵倾运动数学模型 |
| 2.3.4 升沉-纵倾耦合运动状态空间方程 |
| 2.4 仿真验证 |
| 2.5 气垫船缩尺度实验装置模拟实验 |
| 2.5.1 控制系统设计 |
| 2.5.2 结构设计 |
| 2.5.3 船模实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 气垫船升沉-纵倾滑模解耦控制研究 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 气垫船升沉-纵倾滑模解耦设计思路 |
| 3.2.1 滑模控制基本思想 |
| 3.2.2 滑模控制存在的问题 |
| 3.2.3 升沉-纵倾运动滑模解耦控制设计思路 |
| 3.2.4 滑模控制的抖振分析与抑制改进方法 |
| 3.3 升沉运动子系统滑模控制 |
| 3.3.1 升沉运动数学模型 |
| 3.3.2 升沉运动滑模控制器设计 |
| 3.3.3 稳定性分析 |
| 3.4 纵倾运动子系统滑模控制 |
| 3.4.1 纵倾运动数学模型 |
| 3.4.2 纵倾运动子系统滑模控制器设计 |
| 3.4.3 稳定性分析 |
| 3.5 升沉-纵倾滑模解耦控制器设计 |
| 3.5.1 升沉-纵倾解耦模型 |
| 3.5.2 升沉-纵倾滑模解耦控制器设计 |
| 3.5.3 稳定性分析 |
| 3.6 仿真验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于海浪扰动观测器的气垫船升沉-纵倾滑模解耦控制研究 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 海浪扰动观测器设计 |
| 4.2.1 海浪扰动数学模型 |
| 4.2.2 海浪扰动观测器设计 |
| 4.3 基于海浪扰动观测器的升沉-纵倾滑模解耦控制器设计 |
| 4.3.1 控制器设计 |
| 4.3.2 稳定性证明 |
| 4.4 仿真对比验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）气垫船运动特性及其非线性因素研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 气垫船运动动力学 |
| 1.1 气垫动力学 |
| 1.2 围裙动力学 |
| 1.3 气垫兴波动力学 |
| 2 气垫船运动特性分析方法 |
| 2.1 线性分析 |
| 2.2 非线性分析 |
| 3 影响气垫船运动非线性特性因素分析 |
| 3.1 风机特性 |
| 3.2 气垫压缩性 |
| 3.3 围裙几何与材料特性 |
| 4 结语 |
（3）不确定条件下全垫升气垫船安全航行控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 全垫升气垫船的简介和特点 |
| 1.2.1 全垫升气垫船简介 |
| 1.2.2 全垫升气垫船的特点 |
| 1.3 国内外发展与研究现状 |
| 1.3.1 全垫升气垫船发展现状 |
| 1.3.2 高速船航行安全与控制研究现状 |
| 1.3.3 不确定性系统控制技术研究现状 |
| 1.4 当前存在的问题及难点 |
| 1.5 论文的主要内容和组织结构 |
| 第2章 考虑参数不确定性的全垫升气垫船模型参数自适应控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 预备知识 |
| 2.2.1 全垫升气垫船运动数学模型 |
| 2.2.2 神经网络自适应方法 |
| 2.3 模型参数自适应控制方法 |
| 2.3.1 自适应补偿器 |
| 2.3.2 控制设计 |
| 2.4 航速与回转率模型参数自适应控制 |
| 2.4.1 控制器设计 |
| 2.4.2 稳定性分析 |
| 2.5 仿真验证 |
| 2.5.1 仿真方案 |
| 2.5.2 仿真结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 考虑动力学不确定性的全垫升气垫船双补偿全阶滑模控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.2.1 动力学不确定性描述 |
| 3.2.2 不确定性对控制精度的影响分析 |
| 3.3 航迹向双补偿全阶滑模控制 |
| 3.3.1 有限时间观测器 |
| 3.3.2 控制器设计与分析 |
| 3.3.3 仿真验证 |
| 3.4 轨迹跟踪双补偿全阶滑模控制 |
| 3.4.1 有限时间观测器 |
| 3.4.2 控制器设计与分析 |
| 3.4.3 仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 保证航行安全的全垫升气垫船状态安全空间约束控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 状态安全空间 |
| 4.2.1 数学基础 |
| 4.2.2 状态安全空间设计 |
| 4.3 具有状态安全空间约束的航速与航迹向控制 |
| 4.3.1 安全约束辅助方程 |
| 4.3.2 控制器设计与分析 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.4.1 仿真方案 |
| 4.4.2 仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 全垫升气垫船安全自调整轨迹跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 安全自调整导引律 |
| 5.2.1 有限时间虚拟速度律设计 |
| 5.2.2 安全自调整导引律设计 |
| 5.3 安全自调整轨迹跟踪控制设计 |
| 5.3.1 有限时间观测器 |
| 5.3.2 控制器设计与分析 |
| 5.4 仿真验证 |
| 5.4.1 仿真方案 |
| 5.4.2 仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）一种新型气垫船垫升系统特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 课题的国内外研究现状 |
| 1.2.1 气垫船的研究和发展现状 |
| 1.2.2 气垫船运动响应研究现状 |
| 1.3 本课题相关领域存在的问题 |
| 1.4 课题主要研究内容及创新点 |
| 第2章 全垫升气垫船垫升性能与运动响应的研究理论 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 全垫升气垫船垫升性能的CFD计算方法 |
| 2.2.1 用于刚性地面上静垫升分析的重叠网格技术 |
| 2.2.2 基于流体体积方法的液面捕捉技术 |
| 2.2.3 通过动态流体固体相互作用求解运动 |
| 2.3 全垫升气垫船非线性运动模型 |
| 2.3.1 垫升系统气动力模型计算理论 |
| 2.3.2 围裙水动力模型计算理论 |
| 2.4 垫升系统模型试验相似准则 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 气垫船垫升系统方案设计 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 气垫船主要设计参数与基本垫升要求 |
| 3.2.1 主要设计参数 |
| 3.2.2 关键设计问题 |
| 3.3 囊孔布置高度对垫升性能的影响研究 |
| 3.3.1 无指型围裙的垫升特性 |
| 3.3.2 计算模型方案设计 |
| 3.3.3 计算结果对比和方案选取 |
| 3.4 内部刚性气道的方案选取 |
| 3.4.1 不同方案计算模型 |
| 3.4.2 计算结果对比和方案选取 |
| 3.5 垫升系统初步设计方案 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 刚性地面上的静垫升性能研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 垫升系统的静垫升计算模型 |
| 4.2.1 考虑垫升系统内外流动的流场模型 |
| 4.2.2 模型的网格划分和计算过程 |
| 4.3 刚性地面上的静垫升性能计算 |
| 4.3.1 静垫升平衡状态计算 |
| 4.3.2 风机流量和泄流高度对静垫升力的影响 |
| 4.3.3 气垫升沉刚度计算 |
| 4.4 刚性地面静垫升模型试验 |
| 4.4.1 试验模型介绍 |
| 4.4.2 试验方案介绍 |
| 4.4.3 试验数据与CFD计算结果的对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 水面垫升性能与波浪中的运动研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 水面垫升CFD计算模型的建立 |
| 5.3 静水面上的静垫升性能计算 |
| 5.3.1 静水面上的静垫升平衡状态计算 |
| 5.3.2 静水面静垫升气垫升沉刚度计算 |
| 5.4 静水面航行垫升性能计算 |
| 5.4.1 计算工况的选取 |
| 5.4.2 计算结果对比分析 |
| 5.5 气垫船在波浪中的运动响应分析 |
| 5.5.1 计算工况的选取 |
| 5.5.2 计算结果对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
（5）全垫升气垫船路径跟随控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 气垫船发展概况 |
| 1.2.2 气垫船运动数学模型研究概况 |
| 1.2.3 气垫船航行控制技术发展情况 |
| 1.3 论文主要工作及章节安排 |
| 第2章 气垫船运动数学模型的建立 |
| 2.1 问题描述 |
| 2.2 空间坐标系分析 |
| 2.3 全垫升气垫船动力学模型 |
| 2.3.1 空气动力模型 |
| 2.3.2 水动力模型 |
| 2.3.3 螺旋桨数学模型 |
| 2.3.4 空气舵数学模型 |
| 2.3.5 空气动量阻力模型 |
| 2.3.6 海风模型 |
| 2.4 建立气垫船四自由度运动模型 |
| 2.4.1 气垫船动力学模型的合成 |
| 2.4.2 气垫船四自由度运动微分方程 |
| 2.5 气垫船模型操纵性仿真与分析 |
| 2.5.1 气垫船直航特性仿真 |
| 2.5.2 操舵回转特性仿真 |
| 2.5.3 桨距差回转特性仿真 |
| 2.5.4 风对气垫船操舵回转的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于蚁群-Dijkstra优化算法的气垫船航路规划 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 Dijkstra算法 |
| 3.2.1 单源最短路径 |
| 3.2.2 Dijkstra算法原理 |
| 3.3 蚁群算法 |
| 3.3.1 蚁群算法的原理 |
| 3.3.2 蚁群算法模型的建立 |
| 3.3.3 蚁群移动规则 |
| 3.3.4 信息素更新规则 |
| 3.4 基于蚁群-Dijkstra优化算法的气垫船航路规划 |
| 3.5 基于蚁群-Dijkstra算法的最短路径仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于前视视线导引的全垫升气垫船滑模路径跟随控制方法 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 规划航路平滑切换策略 |
| 4.3 视线导引(LOS)策略 |
| 4.3.1 常规LOS导引策略 |
| 4.3.2 前视LOS导引策略 |
| 4.4 滑模控制方法 |
| 4.4.1 滑动模态的基本原理 |
| 4.4.2 滑模控制设计 |
| 4.5 滑模航迹向控制 |
| 4.5.1 气垫船模型简化 |
| 4.5.2 普通滑模航迹向控制器设计 |
| 4.5.3 滑模的抖振及其削弱 |
| 4.5.4 航迹向滑模控制律改进 |
| 4.6 仿真分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于扰动观测器的非奇异快速终端滑模气垫船路径跟随控制 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 基于非奇异快速终端滑模控制的气垫船路径跟随控制器设计 |
| 5.2.1 非奇异快速终端滑模控制器设计 |
| 5.2.2 非奇异快速终端滑模控制器仿真分析 |
| 5.3 基于扰动观测器的非奇异快速终端滑模路径跟随控制 |
| 5.3.1 扰动观测器 |
| 5.3.2 基于扰动观测器的非奇异快速终端滑模控制器设计 |
| 5.3.3 基于扰动观测器的非奇异快速终端滑模控制器仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）垫升系统对局部气垫双体船水动力性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究目的及意义 |
| 1.2 局部气垫双体船研究现状 |
| 1.2.1 局部气垫双体船船型特点及其应用 |
| 1.2.2 局部气垫双体船及其垫升系统国外研究现状 |
| 1.2.3 局部气垫双体船及其垫升系统国内研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 局部气垫双体船研究理论和方法 |
| 2.1 计算流体力学理论与方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 壁面函数 |
| 2.1.4 VOF方法 |
| 2.2 流固耦合理论 |
| 2.2.1 结构动力学方程 |
| 2.2.2 流固耦合边界条件 |
| 2.3 垫升系统理论 |
| 2.3.1 气垫内气体压缩性 |
| 2.3.2 气垫压力和进气流量基本理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 局部气垫双体船阻力试验研究 |
| 3.1 局部气垫双体船试验模型 |
| 3.2 试验模型垫升系统设计及误差源分析 |
| 3.2.1 试验模型垫升系统设计 |
| 3.2.2 试验误差分析 |
| 3.3 局部气垫双体船阻力试验结果分析 |
| 3.3.1 总阻力及航行姿态分析 |
| 3.3.2 局部气垫双体船阻力成分分析 |
| 3.3.3 局部气垫双体船模型试验现象分析 |
| 3.3.4 气垫系统各因素相互影响分析及最优流量选取 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 局部气垫双体船艏气封水动力性能研究 |
| 4.1 艏气封结构形式 |
| 4.2 艏气封简化模型数值模拟研究 |
| 4.2.1 滑行面理论 |
| 4.2.2 计算域及数值参数设置 |
| 4.2.3 艏气封压力分布及兴波特性分析 |
| 4.2.4 艏气封阻力及升力分析 |
| 4.3 基于流固耦合的柔性艏气封水动力性能研究 |
| 4.3.1 流固耦合计算模型 |
| 4.3.2 艏气封水动力特性分析 |
| 4.3.3 艏气封阻力性能对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 垫升系统内流场对局部气垫双体船阻力影响研究 |
| 5.1 垫升系统内流场特性数值模拟 |
| 5.1.1 计算模型的建立 |
| 5.1.2 数值模拟结果分析 |
| 5.2 基于CFD的垫升系统对水动力性能影响研究 |
| 5.2.1 气垫压力对航行姿态及阻力影响分析 |
| 5.2.2 垫升气室内自由液面兴波特性 |
| 5.3 气垫分割对水动力性能影响研究 |
| 5.3.1 气垫分割模型 |
| 5.3.2 气垫分割模型气垫压力分布对比 |
| 5.3.3 气垫分割模型气垫兴波对比分析 |
| 5.3.4 气垫分割模型总阻力与航行姿态对比分析 |
| 5.4 稳压气室气流改善对水动力性能影响研究 |
| 5.4.1 稳压气室气垫分隔板设置 |
| 5.4.2 稳压气室气流改善模型数值结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）气垫船安全航行船位推算与航迹控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 气垫船研究现状 |
| 1.2.1 气垫船国内外研究现状 |
| 1.2.2 气垫船船位推算国内外研究现状 |
| 1.2.3 气垫船航迹控制技术国内外研究现状 |
| 1.3 论文研究的主要内容和章节安排 |
| 第2章 全垫升气垫船运动数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全垫升气垫船运动学数学模型 |
| 2.2.1 固定坐标系和运动坐标系 |
| 2.2.2 全垫升气垫船运动数学模型 |
| 2.3 全垫升气垫船动力学模型 |
| 2.3.1 水动力模型 |
| 2.3.2 空气动力模型 |
| 2.3.3 操纵面模型 |
| 2.3.4 气垫力模型 |
| 2.3.5 六自由度全垫升气垫船动力学模型 |
| 2.4 环境海风模型 |
| 2.5 全垫升气垫船模型仿真验证 |
| 2.5.1 直航操纵研究 |
| 2.5.2 操舵回转特性研究 |
| 2.6 海风作用下全垫升气垫船操纵运动仿真实验 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 气垫船安全航行交互式多模型船位推算方法研究 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 传统船位推算原理 |
| 3.3 数据预处理方法研究 |
| 3.3.1 野值剔除方法 |
| 3.3.2 基于小波分解与重构的数据平滑法 |
| 3.4 运动目标的数学模型 |
| 3.4.1 匀速（CV）模型和匀加速（CA）模型 |
| 3.4.2 目标运动的相关噪声模型(Singer模型) |
| 3.4.3 当前统计模型 |
| 3.4.4 交互式多模型(IMM)算法 |
| 3.4.5 基于交互式多模型的船位推算 |
| 3.4.6 推算误差分析 |
| 3.5 仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章基于安全限界的气垫船安全航行航迹控制方法研究 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 闭环导引下的安全限界考虑 |
| 4.3 气垫船航迹控制方法 |
| 4.3.1 航迹控制的规划与导引 |
| 4.3.2 航迹导引算法 |
| 4.4 气垫船模型简化 |
| 4.5 基于闭环导引的气垫船安全航行航迹控制器的设计 |
| 4.5.1 气垫船航迹向计算 |
| 4.5.2 滑模控制器部分设计 |
| 4.5.3 非线性反步控制器部分设计 |
| 4.5.4 自适应反步滑模的航迹向控制器设计控制器 |
| 4.6 仿真及分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于模糊专家导引的气垫船安全航行航迹控制 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 模糊专家控制器 |
| 5.2.1 模糊控制基本理论 |
| 5.2.2 模糊专家控制基本理论 |
| 5.2.3 分层多规则集结构 |
| 5.3 气垫船航迹模糊专家控制器设计 |
| 5.4 仿真及分析 |
| 5.4.1 在无风环境下的仿真分析 |
| 5.4.2 在有风环境下的仿真分析 |
| 5.4.3 在GPS信号下的丢失的情况下的仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）全垫升气垫船航向—横倾解耦控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 气垫船研究现状 |
| 1.2.1 国内外气垫船发展概况 |
| 1.2.2 气垫船控制研究现状 |
| 1.3 解耦控制研究现状 |
| 1.4 神经网络与PID控制相结合的研究现状 |
| 1.5 论文的主要内容及安排 |
| 第2章 全垫升气垫船运动数学描述及分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全垫升气垫船运动学数学模型 |
| 2.2.1 坐标系的建立及参数定义 |
| 2.2.2 坐标系之间的转换关系 |
| 2.2.3 全垫升气垫船运动学方程 |
| 2.3 全垫升气垫船动力学数学模型 |
| 2.3.1 水动力模型 |
| 2.3.2 空气动力和空气动量力模型 |
| 2.3.3 螺旋桨模型 |
| 2.3.4 空气舵模型 |
| 2.3.5 艏喷管模型 |
| 2.3.6 全垫升气垫船动力学模型 |
| 2.4 海风和海浪模型 |
| 2.4.1 海风模型 |
| 2.4.2 海浪模型 |
| 2.5 全垫升气垫船操纵性研究及仿真 |
| 2.5.1 直航操纵性研究及仿真 |
| 2.5.2 舵回转操纵性研究及仿真 |
| 2.5.3 艏喷管特性及仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 PID神经网络理论基础 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 生物神经元与人工神经元模型 |
| 3.2.1 神经网络生物学基础 |
| 3.2.2 人工神经元模型 |
| 3.2.3 神经网络及学习方法介绍 |
| 3.3 梯度下降法 |
| 3.4 PID神经网络 |
| 3.4.1 PID神经元结构 |
| 3.4.2 PID神经网络结构 |
| 3.4.3 PID神经网络学习算法 |
| 3.5 PID神经网络控制系统稳定性分析 |
| 3.6 连接权重初值选取 |
| 3.6.1 输入层至隐含层连接权重初值选取 |
| 3.6.2 隐含层至输出层连接权重初值选取 |
| 3.7 PID神经网络学习算法改进 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于PID神经网络的全垫升气垫船航向控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 航向控制数学模型简化 |
| 4.3 常规PID航向控制系统设计 |
| 4.3.1 常规PID航向控制系统结构 |
| 4.3.2 常规PID航向控制系统原理 |
| 4.4 SPIDNN航向控制系统设计 |
| 4.4.1 SPIDNN航向控制系统结构 |
| 4.4.2 SPIDNN控制器的前向计算方法 |
| 4.4.3 SPIDNN控制器的误差反传计算方法 |
| 4.5 航向控制仿真结果对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于PID神经网络的全垫升气垫船航向-横倾解耦控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 航向-横倾耦合数学模型的简化 |
| 5.3 MPIDNN航向-横倾解耦控制系统设计 |
| 5.3.1 MPIDNN航向-横倾解耦控制系统的结构 |
| 5.3.2 MPIDNN控制器的前向计算方法 |
| 5.3.3 MPIDNN控制器的误差反传计算方法 |
| 5.4 航向-横倾解耦控制仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）全垫升气垫船舵桨协调控制分配方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 气垫船发展现状 |
| 1.2.2 气垫船控制技术研究现状 |
| 1.2.3 气垫船舵桨协调控制分配研究现状 |
| 1.3 气垫船舵桨组合推进系统 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 气垫船四自由度运动数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 气垫船空间运动坐标系 |
| 2.2.1 固定坐标系 |
| 2.2.2 运动坐标系 |
| 2.2.3 两种坐标系之间的变换 |
| 2.3 气垫船四自由度运动学模型 |
| 2.4 气垫船四自由度动力学模型 |
| 2.4.1 气垫船空气动力模型 |
| 2.4.2 气垫船空气动量力模型 |
| 2.4.3 气垫船水动力模型 |
| 2.4.4 气垫船空气导管螺旋桨模型 |
| 2.4.5 气垫船垂直空气舵模型 |
| 2.4.6 气垫船动力学模型 |
| 2.5 气垫船运动数学模型仿真与验证 |
| 2.5.1 仿真算法实现流程 |
| 2.5.2 气垫船直航操纵特性 |
| 2.5.3 螺距差回转操纵特性 |
| 2.5.4 操舵回转操纵特性 |
| 2.6 本章小节 |
| 第3章 气垫船舵桨协调控制分配方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空气导管螺旋桨和空气舵性能分析 |
| 3.2.1 空气导管螺旋桨推进特性 |
| 3.2.2 空气舵工作特性 |
| 3.3 舵桨协调策略研究 |
| 3.3.1 舵桨协调航速边界 |
| 3.3.2 舵桨协调切换函数 |
| 3.4 基于舵桨协调策略的控制分配方法研究 |
| 3.4.1 舵桨协调控制分配模型 |
| 3.4.2 舵桨协调控制分配优化目标 |
| 3.5 舵桨协调控制分配优化问题求解 |
| 3.5.1 粒子群优化算法 |
| 3.5.2 基于粒子群优化算法的舵桨协调控制分配优化问题求解 |
| 3.6 本章小节 |
| 第4章 基于舵桨协调控制分配的气垫船等航速-航迹向保持方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气垫船等航速-航迹向控制问题描述 |
| 4.2.1 气垫船航迹、航向和航迹向控制对比 |
| 4.2.2 气垫船航迹向间接控制问题描述 |
| 4.3 气垫船等航速-航迹向保持控制器设计 |
| 4.3.1 气垫船的安全限界 |
| 4.3.2 非奇异快速终端滑模控制算法 |
| 4.3.3 气垫船等航速-航迹向保持控制器 |
| 4.3.4 气垫船等航速-航迹向保持控制器仿真验证 |
| 4.4 舵桨协调控制分配方法在气垫船等航速-航迹向保持中的应用 |
| 4.4.1 舵桨协调控制分配方法等航速-航迹向保持实现流程 |
| 4.4.2 舵桨协调控制分配方法等航速-航迹向保持仿真验证 |
| 4.5 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）大型气垫船操纵特性与航向控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 世界各国气垫船的研究现状 |
| 1.2.1 气垫船发展状况 |
| 1.2.2 气垫船控制技术的发展状况 |
| 1.3 本论文主要工作内容 |
| 第2章 大型气垫船四自由度运动数学模型 |
| 2.1 坐标系的建立 |
| 2.1.1 固定坐标系 |
| 2.1.2 运动坐标系 |
| 2.1.3 固定坐标系与运动坐标系两者过渡转换 |
| 2.2 气垫船各模块力及力矩模型的建立 |
| 2.2.1 气垫船空气动力模型 |
| 2.2.2 气垫船水动力模型 |
| 2.2.3 气垫船螺旋桨数学模型 |
| 2.2.4 气垫船空气舵数学模型 |
| 2.2.5 空气动量阻力模型 |
| 2.2.6 海风模型 |
| 2.3 气垫船操纵运动的数学模型建立 |
| 2.3.1 气垫船所受力和力矩的合成 |
| 2.3.2 气垫船的空间运动微分方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 大型气垫船运动模型仿真及操纵性分析 |
| 3.1 大型全垫升气垫船的直航特性 |
| 3.2 大型全垫升气垫船的回转特性 |
| 3.2.1 操舵回转特性 |
| 3.2.2 桨距差回转特性 |
| 3.3 大型气垫船的回直特性 |
| 3.4 大型气垫船Z形操纵特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 大型全垫升气垫船的滑模航向控制研究 |
| 4.1 滑模控制的研究现状 |
| 4.2 滑模控制的简单概述 |
| 4.2.1 滑动模态的基本原理 |
| 4.2.2 滑模控制设计 |
| 4.3 气垫船模型简化 |
| 4.4 滑模航向控制 |
| 4.4.1 普通滑模航向控制器设计 |
| 4.4.2 滑模的抖振及其削弱 |
| 4.4.3 航向控制律改进 |
| 4.4.4 仿真及分析 |
| 4.5 模糊滑模航向控制 |
| 4.5.1 气垫船模糊滑模航向控制器设计 |
| 4.5.2 气垫船模糊滑模航向控制仿真及分析 |
| 4.6 神经网络滑模航向控制 |
| 4.6.1 非奇异终端滑模控制器设计 |
| 4.6.2 RBF神经网络滑模航向控制器设计 |
| 4.6.3 仿真与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 大型气垫船航向跟踪回转率控制 |
| 5.1 航向跟踪回转率控制设计 |
| 5.2 回转率控制器设计 |
| 5.3 气垫船航向跟踪回转率控制仿真与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、全垫升气垫船的航行不稳定性研究（论文参考文献）
- [1]全垫升气垫船升沉-纵倾滑模解耦控制研究[D]. 马庆严. 哈尔滨工程大学, 2021
- [2]气垫船运动特性及其非线性因素研究进展[J]. 徐圣杰,张宗科,张海鹏,马涛,唐文勇. 船舶力学, 2020(05)
- [3]不确定条件下全垫升气垫船安全航行控制方法研究[D]. 高双. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
- [4]一种新型气垫船垫升系统特性研究[D]. 吴兆年. 哈尔滨工程大学, 2019(03)
- [5]全垫升气垫船路径跟随控制方法研究[D]. 李国军. 哈尔滨工程大学, 2019(09)
- [6]垫升系统对局部气垫双体船水动力性能影响研究[D]. 张元刚. 哈尔滨工程大学, 2018(12)
- [7]气垫船安全航行船位推算与航迹控制方法研究[D]. 赵强. 哈尔滨工程大学, 2017(06)
- [8]全垫升气垫船航向—横倾解耦控制研究[D]. 崔延青. 哈尔滨工程大学, 2017(06)
- [9]全垫升气垫船舵桨协调控制分配方法研究[D]. 刘通. 哈尔滨工程大学, 2017(06)
- [10]大型气垫船操纵特性与航向控制方法研究[D]. 朱超. 哈尔滨工程大学, 2016(03)