船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制研究

传统的船舶动力系统,主要依赖于人工控制,因此不可避免地存在人为失误,导致船舶动力控制失败,造成航行安全。而新型的船舶动力定位系统,主要依赖于电气化控制设备和自动化控制程序,并且系统的复杂度决定了必须采用先进的非线性控制算法,对动力系统进行优化。本文主要研究了船舶动力定位系统的非线性变量,并建立了基于全局的水面船舶轨迹预测算法,通过对控制器中的反馈环路进行优化,提高动力定位系统的稳定性及鲁棒性,同时结合云计算系统,将动力定位系统的数据采集后,进行大数据特性分析,从整体上提高了船舶的航行控制能力。     

非线性Backstepping算法在舰船动力定位系统控制的应用

船舶动力定位系统是一种闭环控制系统,通过检测船舶的位置、状态信号,控制船舶推进器产生相应的动力,抵消干扰作用力,使船舶能够相对稳定的定位。本文的研究内容是船舶定位系统的控制算法,通过建立船舶动力定位系统的函数模型,结合Backstepping算法,设计一种新型的船舶动力定位控制系统,通过仿真实验证明了该船舶动力定位控制系统的有效性。     

基于预测函数算法的船舶动力定位系统控制

在系统分析和研究船舶动力定位的基础上,提出了一种基于预测函数控制的船舶动力定位方法,设计了预测函数控制器。在船舶动力定位部分,介绍船舶动力定位系统数学模型的选取,在预测函数控制部分,具体的探讨了预测函数控制方法的原理以及具体的算法。最后采用工程数据,对该算法进行了仿真验证,结果表示,预测函数控制方法能对船舶进行有效的定位。     

滑模虚拟传感器在动力定位容错控制中的应用

滑模虚拟传感器是指利用滑模变结构理论,对虚拟传感器的控制模块进行优化,使虚拟传感器能够根据当前的工况灵活调整。船舶动力定位系统的容错控制可以有效提高动力定位的精度,确保动力定位系统的控制器高效运行。本文利用滑模变结构虚拟传感器,设计了船舶动力系统的容错控制器,详细介绍了动力定位容错控制器的运行原理。     

一种模型预测控制算法在国产DP系统中的应用

在动力定位系统对风和流的作用力进行前馈控制的基础上,将卡尔曼滤波的状态估计方法运用于估算船舶低频运动信号,提出一种基于专家经验的模型预测控制算法.为检验该算法的控制精度和控制稳定性等技术指标,结合目标船的实际情况,对动力定位系统的水池试验进行了设计.不同模拟环境下的试验结果表明,该控制算法能够满足目标船对动力定位控制系统的技术要求,具有良好的控制精度和稳定性.     

船舶动力定位系统的广义预测控制方法研究

船舶在海上的航行是一种复杂的非线性运动,其水动力参数很难精确确定,并且会遭遇来自风、流和浪的随机干扰;因此,船舶须要具有鲁棒性和自适应能力的动力定位系统。鉴于广义预测控制算法在非线性控制方面的独特优势以及神经网络具有自学习和自适应的能力,作者研究了基于支持向量机的广义预测混合控制算法,并将其应用于船舶动力定位系统。仿真结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和自适应性,提高了动力定位系统的精度和性能。     

基于模型预测控制的船舶动力定位约束控制

研究了模型预测控制在船舶动力定位系统约束控制中的应用,建立了3自由度动力定位船舶的数学模型,提出了船舶动力定位系统设计中应考虑的各种约束.针对某供应船,根据模型预测控制理论进行了动力定位控制器设计,使约束的处理问题贯穿于控制系统设计的始终.仿真试验验证了模型预测控制算法应用于船舶动力定位约束控制的有效性.     

Finite-time ship formation control based on extended state observer北大核心CSCD

[目的]为了解决大多数船舶编队控制算法控制周期长和时效性差的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的有限时间控制策略。[方法]采用一种非线性终端滑模算法,通过对控制律分区域设计,克服传统终端滑模存在的奇异性问题;将非线性终端滑模与图论结合,实现有限时间的船舶编队控制;利用扩张状态观测器观测并补偿船舶模型中的不确定性及外界的干扰,以保证船舶编队控制的精确性;运用Lyapunov理论验证船舶编队控制律的稳定性。[结果]仿真结果表明,采用所提控制策略使整个编队系统误差在5 s左右趋近于0,从而实现了稳定。[结论]该控制策略能有效控制船舶编队,且控制速度快、时效性好。     

动力定位船舶的自适应滑模观测器设计

针对含有未知扰动等不确定性的船舶动力定位系统,在系统不确定性不满足匹配条件的情况下,提出了一种自适应滑模观测器的设计方法。首先通过构造辅助输出使匹配条件得以满足,设计高增益观测器估计含有未知变量的辅助输出;接着基于滑模变结构理论对带有辅助输出的新系统进行观测器设计,通常船舶动力定位系统的不确定性上界值未知,采用自适应律调整滑模面增益,保证系统鲁棒性的同时还可避免增益取值过大而造成的抖振问题;然后将观测器增益矩阵的设计转化为求解线性矩阵不等式约束的优化问题;最后通过仿真验证了所提方法的有效性。     

船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。     

一种逆变器均流控制方法

在逆变器均流控制方法中,下垂控制和平均功率控制都需要精确计算逆变器输出有功功率和无功功率以控制输出电压的幅值和相角（频率）。在轻载和空载情况下,由于输出电流很小,电流采样和功率计算存在很大误差,有功功率环流会造成直流母线过压故障甚至损坏逆变器。本文采用电感电流代替输出电流计算逆变器输出有功功率和无功功率,并通过改变电感电流采样时刻提高了功率计算的精度。利用两台三相四线逆变器并联系统验证了理论分析的正确性,实验证明运用该功率计算方法取得了良好的并联均流效果。     

以太网控制在调距桨控制系统中的应用研究

给出了调距桨控制系统的基本组成,以太网冗余控制的具体实现,数据的通信方式和系统的软硬件实现.介绍了套接字的基本原理与概念.实践证明,把以太网应用在调距桨控制系统中是可以满足现场要求的.     

仿人智能控制算法在控制系统中的应用

基于仿人智能控制原理和IF-TEHN规则,提出了一种永磁同步电机仿人智能控制器,并建立了仿真模型。仿真结果表明,在永磁同步电机的转速控制方面,仿人智能控制系统与经典PID控制系统相比,在超调量、响应时间等控制指标上均有明显的优势。最后,本文对以上的研究工作做了总结,并提出仿人智能控制技术未来研究目标是建立完整的理论体系。     

多变量解耦控制在潜操系统中的仿真研究

针对潜艇的水下垂直面运动,提出了一种多变量解耦自抗扰控制器的研究方案,通过仿真验证了其控制效果;在分析自抗扰控制器在低噪声控制方面存在的不足和缺陷的基础上,给出了一种独立通道控制器的设计方案,根据仿真结果,证明了方案的有效性。     

时延网络控制系统的保性能控制研究

针对网络控制系统中存在的不确定时延,在传感器采用时间驱动,执行器与控制器采用事件驱动、时延小于一个采样周期的条件下,将网络控制系统建模为一类具有不确定性的线性离散系统并且其标称模型可控。围绕该标称模型,利用Lyapunov方法,基于相应的LMI可行解,给出网络控制系统保性能控制律的设计方法。通过仿真证明了该方法的有效性。     

时延网络控制系统的保性能控制研究

针对网络控制系统中存在的不确定时延，在传感器采用时间驱动，执行器与控制器采用事件驱动、时延小于一个采样周期的条件下，将网络控制系统建模为一类具有不确定性的线性离散系统并且其标称模型可控。围绕该标称模型，利用Lyapunov方法，基于相应的LMI可行解，给出网络控制系统保性能控制律的设计方法。通过仿真证明了该方法的有效性。     

基于模糊PI的冷凝器过冷度控制技术研究

论文简述了冷凝器过冷度产生的原因以及减小过冷度的方法,运用模糊PI的方法设计出冷凝器在不同工况下的过冷度控制器.通过仿真表明,模糊PI控制器较之常规PI控制器,对于冷凝器过冷度的控制性能更好.     

基于模糊控制的船用起重机消摆控制

介绍了一种船用起重机载荷摆振模型,并将模糊控制原理应用到船用起重机的消摆控制中,设计了船用起重机消摆模糊控制器。仿真研究表明,该控制器有效地减轻了载荷摆动,取得了比较理想的控制效果。     

浮船坞控制系统的H∞控制研究

对船舶进入浮船坞的压载水舱分布及实时自动控制过程进行了分析。以船舶静力学为依据,分析了船舶下排浮船坞时浮态的计算方法,给出了浮船坞纵倾及吃水动态力学方程,得出了可用于实时控制的浮船坞状态方程。采用H∞控制中的闭环增益成形控制算法,对浮船坞控制系统进行了理论探讨和仿真研究。仿真结果表明M IMO非方阵闭环增益成形算法物理概念清晰,设计及求解过程简单,对浮船坞的控制具有较好的系统性能和鲁棒性能。     

控制力约束条件下的喷水推进船鲁棒控制

文章研究了控制力约束(即具体硬件限制)条件下的喷水推进船航速航向鲁棒控制问题.以具体型号喷水推进器为例,根据功率-转速图谱和航速-推力图谱,提出一种推力-航速-转速的三元函数拟合分析方法;在此基础上,针对喷水推进船的航速与航向鲁棒控制问题,设计了航速控制律,并基于滑模控制理论设计了艏向控制算法.在航速与航向控制律的设计过程中,考虑到主机转速和喷口转角的硬件限制条件,通过对一艘喷水推进船的路径跟踪控制仿真,验证了所设计的推力函数和控制律应用于实际喷水推进无人艇的可行性.