基于增量预测控制的高速多体船垂向运动稳定研究

为了增强高速多体船对海浪扰动的抑制能力，减少垂向运动幅度，提出基于增量预测控制的垂向运动稳定方案。该方案在建立高速多体船的垂向耦合运动模型基础上，分析随机海浪扰动的频域和时域特性，基于积分扰动模型估计海浪扰动力和力矩。为减少海浪平均扰动力和扰动力矩对垂向运动的影响，将垂向运动模型转化为增量模型，作为预测控制的预测模型；同时，把升沉和纵摇的幅度和变化率引入目标函数中，采用滚动优化策略获得多体船的垂向运动预测控制律，分析闭环系统稳定性。仿真结果表明，所提的增量预测控制有效减小升沉和纵摇波动变化率和幅度，升沉位移减少59%,纵摇角减少47%。