摘要近年来，由于海上交通运输的日益繁忙，人们越来越重视海上航行的的安全。在船用仪器中自动操舵设备是船舶航迹控制中的主要设备，它与船舶的航行安全以及航行的经济性密切相关，前人对此领域已经进行了深入研究，由此可见，船舶自动舵在船舶控制系统中的重要性。86063

本文将分析实现船舶航迹跟踪控制的两种方案，研究航迹控制计算的方法、航迹误差的形成以及解析方法，再通过对船舶运动数学模型以及外界干扰数学模型的建立，为后期控制器的设计提供充分的理论依据，同时设计符合要求的控制器参数，并在下针对不同的航速以及一定程度下的外环境干扰做了仿真，仿真的结果表明设计的控制器的效果较好，并具有一定的抗干扰性，符合预期的要求。

毕业论文关键词：自动舵；航迹控制；航向控制；PID控制

Abstract Recently, navigation is getting more and more busy, people pay more and more attention to the safety of ship navigation。 Ship autopilot is an important equipment in ship tracking and control system, it is closely related to the navigation of ship safety and navigation economy。 Predecessors have been carried out in-depth study in this field。 Thus, ship autopilot is very important in a ship control system。

This thesis will analyze two schemes of ship trajectory tracking and controlling。 The Second work is studying the calculation methods of tracking control and the formation of track error then find the analytic method。 By the establishment of ship motion and environmental Science interference mathematical model to providing sufficient theoretical basis for the latter part of controller design。 Parameter will be designed to meet the requirements of expected demands, and simulation will be conducted in different speed and some degrees of the interference, simulation results show that the control effect of designed controller is good, the controller possesses certain anti-interference, and according  with the expected requirements。

Keywords: Automatic rudder; track control; heading control; PID control

目录

第一章 绪论 1

1。1  课题的背景及意义 1

1。2  船舶航迹跟踪控制技术的发展及现状 2

1。3  国内外对自动舵系统的研究现状 6

1。4  论文的主要研究内容 7

第二章 船舶航迹跟踪控制方案的分析 8

2。1 航迹跟踪的实现方案 8

2。1。1  间接式控制方案 8

2。1。2 直接式控制方案 8

2。2  航迹控制的计算方法 9

2。2。1 航迹规划 9

2。2。2 航海计算算法的研究 9

2。3  航迹偏差的形成方法研究 12

2。3。1  航迹偏差形成的常规研究方法 12

2。3。2  航迹偏差形成的解析方法研究 14

2。4  本章总结 16

第三章 船舶运动的数学模型 17

3。1  坐标系和坐标系变换 17

3。1。1  NED坐标系 18

3。1。2  ECEF坐标系