基于观测器的船用调距桨控制系统 故障分析与仿真试验

针对船用调距桨控制系统传感器恒偏差、恒增益及液压缸完全失效三种典型故障模式,建立了相应的故障模型,并提出了相容多性能指标约束下的故障诊断观测器算法。进一步,对MCP34-C/4调距桨螺距控制系统进行了典型故障下的仿真实验和传统观测器诊断方法的对比研究。仿真表明,所提出的故障观测器诊断方法具有快速性、鲁棒性和灵敏性特点,适用于线性模型下船用调距桨控制系统的故障诊断。     

基于灰色马尔科夫过程的船舶推进轴系可靠性分析

为了对船舶推进轴系进行可靠性评估,提出了基于灰色马尔科夫过程的船舶推进轴系可靠性评估模型。该方法将船舶推进轴系分为若干个子系统,根据各个子系统在不同状态下的统计数据,将马尔科夫过程与灰色系统理论相结合,建立了船舶推进轴系可靠性评估模型。通过对实际船舶推进轴系可靠性指标的计算和对比,验证了该模型的正确性,从而为制定船舶推进轴系的维修策略提供了理论支持。     

船舶推进感应电机无速度传感器技术研究

将全阶状态观测器技术应用于船舶推进感应电机无速度传感器控制系统中,实现对推进电机转速的实时辨识。以定子电流和转子磁链为状态变量,构建全阶状态观测器。再以全阶状态观测器为可调模型,驱动电机为参考模型,使用模型参考自适应的方法对电机转速进行辨识。针对转速估算系统低速区域不稳定问题,设计出能保证系统在低速时保持稳定的反馈增益矩阵设计准则。在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真。     

结合状态观测与遗传算法的船舶路径预测控制

为实现具有速度不易测﹑模型不确定﹑受外界因素干扰﹑输入需约束及优化等特点的欠驱动船舶的路径跟踪，提出带状态观测的模型预测控制（MPC）。在限制条件下利用MPC求解性能指标函数，处理舵角优化﹑舵幅与舵速约束问题。设计扩张状态观测器（ESO）对环境干扰和模型不确定项进行估计，提高MPC的性能。通过预测未来估计误差，利用遗传算法在线调节ESO参数，提高估计性能。基于指数函数建立速度观测器，避免速度不易测。稳定性分析和仿真试验结果表明，采用该结合状态观测的MPC船舶路径控制方案，当速度和干扰均未知时，船舶仍能跟踪上参考路径，舵角平滑且始终在约束值内，MPC控制精度和ESO估计精度均得到提高。研究结果说明该方案是可行的、有效的。     

船舶推进感应电机无速度传感器技术研究

将全阶状态观测器技术应用于船舶推进感应电机无速度传感器控制系统中,实现对推进电机转速的实时辨识.以定子电流和转子磁链为状态变量,构建全阶状态观测器.再以全阶状态观测器为可调模型,驱动电机为参考模型,使用模型参考自适应的方法对电机转速进行辨识.针对转速估算系统低速区域不稳定问题,设计出能保证系统在低速时保持稳定的反馈增益矩阵设计准则.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真.     

神经网络在船舶电力推进系统故障诊断中的应用

船舶电力推进系统目前成为船舶推进系统的主流选择,电力推进系统对于保障船舶的安全稳定运行具有重要意义。因此,对采用电力推进系统的船舶进行电力推进系统故障诊断,成为船舶日常维护的一项重要工作。本文对船舶电力推进系统故障诊断系统进行研究,在Simulink环境下搭建故障诊断模型,并将BP神经网络应用于诊断系统,对电力推进系统的故障学习和诊断能力进行仿真。结果表明,该故障诊断系统可以提高网络的学习速度和诊断效果,具有很好的故障诊断能力,可以满足船舶电力推进系统的性能要求。     

支持向量机在船舶电力推进系统故障诊断中的应用

针对人工神经网络收敛速度慢、容易陷入局部最优解等不足,本文采用支持向量机技术建立船舶电力推进故障诊断系统。确定支持向量机的核函数和分类方法,结合训练样本,采用基于网格搜索的K重交叉验证法进行核函数的参数优化,从而得到支持向量机故障诊断模型。利用支持向量机工具箱函数,在MATLAB中进行故障诊断模型的仿真计算,结果表明基于支持向量机所建立的故障诊断模型有较强的诊断准确性和泛化推广能力,从而提高船舶的安全性。     

基于铺砂船的自动锚泊定位系统设计与实现

针对用于香港机场三跑道建设的铺砂船锚自动泊定位控制系统进行研究，在保证其动态定位精度为50 cm的前提下，开发出一套全新的自动锚泊定位控制系统。通过对控制模型进行分析并指出该系统存在的难点，采用模糊状态机控制方式对船舶中心点与起始点、船舶控制点与工作线的偏差距离和船舶中心线与工作线的角度偏差进行模糊化，船舶状态根据模糊化后的位置偏差和角度偏差等级综合进行划分，在不同状态采用不同的控制参数。根据铺砂船的实际应用效果，验证了该控制系统具有较高的精度和响应速度。     

船舶电力推进系统中异步电动机的直接转矩控制系统仿真

介绍了船舶电力推进系统的特点;分析了异步电动机直接转矩控制系统的原理,重点是直接转矩控制系统的组成与实现。在Saber环境下建立的系统仿真模型,进行了系统动态仿真.给出了仿真结果,对其进行分析,仿真结果验证了仿真模型和方法的正确性。     

船舶推进系统故障诊断和预测关键技术研究

本文介绍船舶推进系统的基本结构、分类以及核心部件,总结船舶推进系统中的推进电机模型、逆变器模型、推进器模型、船舶阻力模型和船舶推进模型,研究了基于神经网络以及支持向量机的故障诊断和预测技术.本文研究对船舶推进系统的发展具有推动作用.     

船舶推进轴系故障特征信息识取方法比较

为研究不同船舶推进轴系故障特征量提取方法的优缺点,针对船舶推进轴系故障振动信号的瞬态(脉冲)和周期性2个特点,介绍快速傅里叶变换(FFT)、EAF和EEAF3种周期故障特征信息识取方法,并在实船试验中就这3种方法的适用性、准确性和复杂程度等进行比较分析。结果表明:EEAF相比FFT和EAF,能快速、准确地提取船舶推进轴系周期性故障信息的特征频率及其振幅,具有良好的稳定性,可专门用于船舶推进轴系故障分析和诊断。     

船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究

为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统.根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性.仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性.     

串联式混合动力内河船舶参数匹配及控制策略研究

以某环境监测船为研究对象,根据基本参数与设计指标,在满足船舶动力性指标要求的前提下对船舶动力系统进行参数匹配,提高船舶经济性并改善排放性能。在混合动力船舶电力推进试验平台上采用切换理论控制策略进行仿真试验,结果表明,船舶在满足性能要求的前提下,燃油消耗量大幅降低,验证了动力系统参数匹配结果及控制策略的合理性和可行性。     

Ship propulsion shafting bearing fault diagnosis based on holographic SDP similarity visual recognition北大核心CSCD

[目的]针对船舶推进轴系轴承的故障诊断问题,提出一种基于全息对称点图形(SDP)和相似性识别的可视化诊断方法。[方法]首先,多方位采集轴承振动信号,全面监测轴承发生故障时的规律性冲击在时域和频域中引起的非平稳性变化特征;然后,基于SDP对称点分布原理,将多个维度信号的时域和频谱融合至同一个二维图形,以放大信号之间的差异性;最后,基于相似性识别方法对轴承进行简易诊断。[结果]轴承故障实验平台的验证结果表明,该方法可以实现多个信号的有效图形融合,全面展示设备信号的状态特征,从而准确地诊断故障。[结论]研究成果可为船舶推进轴系轴承的可视化故障简易诊断提供参考。     

混合对转推进系统设计与实船应用研究

为全面深入了解混合对转推进系统实船安装对船舶性能影响,为数值仿真和性能预报提供实船参考数据,以集装箱运输船为应用对象,提出了一种把吊舱推进器集成在挂舵臂上的混合对转推进系统(CRP-POD),详细阐述了CRP-POD的系统构成、工作模式和电气控制系统实船设计方案。通过实船试验和运行数据分析,安装混合对转推进系统的船舶与同系列安装常规推进系统的船舶相比,特定航行工况下航速有2~3%的提升、回转能力有所降低、航向稳定性上优于常规船。     

可监测性设计理论在船舶动力机械系统设计中的应用

船舶动力机械系统一旦出现故障直接威胁船舶安全,但是船舶服役后难以增加设备完善动力机械运行状态的监测。为此,提出了可监测性设计理论内涵,在常规船舶设计建造阶段考虑动力机械系统的可监测性,从而构建出可监测性设计理论在船舶动力机械系统设计中的工程应用框架。以远洋救助船动力机械系统为例,分析了可监测性设计理论在机械系统设计中的具体应用。实践证明,可监测性设计理论在船舶动力机械系统中的工程化实施增强了其可监测性,大大提高了自身状态监测和故障诊断能力水平,并且为船舶动力机械创新设计和机械系统的可再制造提供了保障和技术支撑。     

全电力推进船舶推进控制技术研究

全电力推进船舶是当今国际造船业发展的一个热点,而迄今为止国内尚无此类船舶的推进控制产品,为此设计了一种全电力推进船舶推进控制系统。根据全电力推进船舶的特性,对推进控制、转舵控制进行了深入研究,特别是鉴于电力推进船舶其推进系统的动力是由船舶电网直接供给的,因此重点分析了如何保证在推进负荷突变时船舶电网供电的安全与稳定,并给出了有效的解决方法。此外,系统还进行了模块化设计以提高其可靠性、集成性和可扩展性。     

某中压交流电力推进系统变频器的设计论证

电力推进动力系统是船舶主推进系统的一个重要方向和发展趋势,变频器作为控制电机性能的关键设备,决定了其动态、稳态特性,并影响船体操纵性能。文章介绍了某5000吨级公务船的使命任务、船型构造和电力系统的组成,接着对12脉冲变频器和AFE变频器的原理进行了阐述,最后从设备配置、成本价格、谐波控制和可靠性的角度分析了两者的差异,结合本船实际情况选择了AFE变频器。对于电力推进船舶主推进系统的设计具有一定的参考价值。     

电力推进船舶供电单元建模与仿真

本文分析了电力推进船舶电力系统的特点，建立了带有PID调速系统的柴油发电机组仿真模型，同步发电机采用相复励励磁系统。针对电力推进船舶的电力系统特点，分析了电力系统常见的三相故障对同步发电机励磁电压和端电压的影响。