[发明专利]一种基于滑模变结构趋近律法的高速三体船减纵摇控制方法

权利要求书

1.一种基于滑模变结构趋近律法的高速三体船减纵摇控制方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤一：根据国际气象局海浪标准设计不同级别的随机海浪模型；

步骤二：利用随机海浪模型，使用ANSYS平台分析获得三体船水动力系数，再根据水动力系数建立高速三体船纵向运动数学模型，得到高速三体船纵向运动响应垂荡高度和纵摇角度；

步骤三：利用上述高速三体船纵向运动响应垂荡高度和纵摇角度，设计基于趋近律的滑模变结构控制律，得到控制输出迎流角度改变量；

步骤四：建立减摇附体T型翼和压浪板的升力和力矩计算模型，利用减摇附体迎流角度改变量得到减摇附体为三体船提供的纵向力和力矩，反馈作用在高速三体船纵向运动系统。

2.根据权利要求1所述的基于滑模变结构趋近律法的高速三体船减纵摇控制方法，其特征在于：

步骤一所述的随机海浪模型具体为：

(1)根据国际气象学组织规定的不同级别海浪对应的不同有效波高H和频段，使用MATLAB编程实现不同级别的随机海浪模型的建立；

(2)模型建立基于有理谱法，设计的有理谱定义如下所示：

Sx(ω)=P(ω)Q(ω)]]>

其中，S_x(ω)是所涉及实平稳随机过程X(t)的功率谱密度函数，P(ω)和Q(ω)则是ω实系数多项式且分母阶次必须要高于分子；

海浪最终模型为：

ζ(t)=Σi=1N-12S(ωi)Δωicos(ωit+ϵi)]]>

ε_i代表构成海浪波的相位角，认为是在(0，2π)区间内的随机变量，即ε_i＝rand(0,2π)，S(w_i)海浪在圆频率w_i处的功率谱密度，N为样本数；

(3)海浪模块的输入为时钟，将输出作为后面模块的输入。

3.根据权利要求1所述的基于滑模变结构趋近律法的高速三体船减纵摇控制方法，其特征在于：

步骤二所述的三体船纵向运动模型具体为：

(1)使用ANSYS平台分析得到不同航速下三体船水动力系数；

(2)根据三体船在海中的航速、海浪模型以及遭遇频率，使用MATLAB平台“ss2tf”函数进行实现对三体船纵向运动模型的具体解耦和求解。