船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制及仿真

介绍了船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制器设计方法,并在Matlab的Simulink环境下对控制系统进行仿真,模糊自适应PID控制器将传统PID控制经验的优点和模糊控制的灵活性、自适应性相结合,系统输出响应的过渡过程平稳、系统的超调量小、过渡时间短,具有良好的动、静态性能。     

PID控制器在船用柴油机转速控制中的应用

传统的应用负荷前馈和遗传算法的柴油机转速控制方法对柴油机的动态响应性能影响较大,使转速不能及时恢复稳定,为此,提出PID控制器在柴油机转速控制中的应用。测量柴油机转速的实际输出值,结合给定的理论转速值,计算出控制偏差,将其作为PID控制器的输入,输出控制量,根据制定的控制规则,将控制量送入至调速器内,通过调速器实现柴油机的转速控制。实验结果表明:与传统的柴油机转速控制方法相比,应用PID控制器的柴油机转速控制方法对于负荷突变情况,恢复稳定时间较短,该方法适合应用在实际工程中。     

模糊自适应PID控制算法在自航模运动控制中的应用

当前船舶制造和海洋航行迅速发展,对船舶的操纵性提出更高要求。为了模拟船舶在实际航行中的操纵性,通常建立自航模模型模拟船舶的横向运动和轴向运动。本文主要针对当前已有的自航模运动控制模型,引入模糊自适应PID控制算法模拟船舶的航行控制。通过建立自航模模型并对PID控制器和模糊自适应PID控制器进行仿真并比较,可以得知模糊自适应PID控制算法可以显著提高自航模的横向运动和轴向运动的响应速度及稳定性。     

模糊自适应PID控制器及Simulink仿真实现

常规PID控制对非线性、时变系统的控制效果不是很理想,文章提出将模糊技术与PID控制相结合的控制方式,即模糊自适应PID控制器,并结合实例在Simulink环境中实现了该模糊自适应PID控制器的仿真。仿真结果表明,该模糊自适应PID控制具有控制灵活、响应快和适应性能强的优点。     

船舶航向模糊自整定操舵控制器的研究

船舶航向操舵控制是个典型的非线性系统,而工程上经常使用的常规PID(Proportional Integral Differential)控制器则为线性控制,至于模糊控制虽为非线性控制,但稳态精度不高。将常规PID控制与模糊控制相结合,基于Norrbin非线性系统模型和模糊自整定PID控制器的设计步骤,提出一种新的船舶航向控制算法,即船舶航向模糊自整定操舵控制器,并针对5 446标准箱的集装箱船舶,用Matlab进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制算法可以使船舶航向控制从动态和稳态上都具有较好的精度,跟踪响应迅速,超调量小。     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

舰船航行中汽轮主机工况变化频繁，且经常大幅度操纵改变转速给定值，常规PID转速控制效果不理想。本文引入模糊自适应PID算法，并在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器设计的基础上，在AMESim和MATLAB环境中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模，搭建HIL系统，验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制性能并与常规PID控制进行比较，结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性，可显著减小汽轮主机转速调节的超调和震荡。     

船用锅炉水位模糊自适应PID控制仿真

本文基于MATLAB/SIMULINK平台,建立一种模糊自适应PID控制算法的仿真控制器,检验其对具有时变、大滞后等特性的控制对象的控制效果。以一艘6万吨原油废气锅炉汽包液位为控制对象进行仿真,给出了该控制器的具体设计方法,仿真结果表明,所设计的控制系统超调量小、调节时间短、响应速度快、动静态性能好。证明了本文方法在船舶锅炉水位控制中的有效性。     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

引入模糊自适应PID算法,在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器的设计,在AMESim和Simulink中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模,搭建硬件在环(Hardware in the Loop,HIL)系统,以验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制的性能。最后,将其与常规PID控制进行比较,结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性,可显著减小汽轮主机转速调节的超调和振荡。     

基于神经网络的船舶航向自适应PID控制

详细分析基于单神经元的自适应PID控制算法,并推导了为改进其应用上的不足,将自适应PSD控制器中递推计算增益K的方法应用到单神经元的自适应 PID控制,构成具有自动调整增益K值的单神经元自适应PID控制器的学习算法.将控制算法应用到船舶航向控制系统,仿真结果显示了该方法的有效性.     

基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法研究

胎架作为船舶分段建造变形控制的重要工装,但不具有联合调控与自适应控制能力,无法快速响应分段建造质量问题,为此本文提出基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法.首先,基于船舶分段拟合曲面建立胎架高度补偿模型,为胎架的自适应调控提供依据;其次,基于分段变形范围和受压载荷构建胎架间关联机制,达到胎架系统的动态联调;然后,利用模糊PID控制算法实现胎架高度的自适应调控,达到抑制分段外板变形的目的;最后,通过智能胎架系统对本方法进行验证分析,并与常规PID对比分析,表明本文方法具有较好的稳定性.     

基于模糊理论的船舶减摇鳍控制系统研究

以船舶减摇鳍控制系统作为研究对象,应用模糊控制理论提出一种基于Fuzzy推理的模糊控制器并完成模糊控制器的理论实现。基于船舶横摇运动的线性方程对不同浪向下的船舶横摇运动进行了系统仿真。仿真结果表明,与常规PID控制相比,基于Fuzzy推理的模糊控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

三轴船舶电动摇摆模拟试验台研究

针对船舶摇摆模拟试验台系统在科学研究和船载仪器可靠性试验中的应用,设计了一种多功能三轴船舶电动摇摆试验台随动控制系统。首先对摇摆试验台进行控制建模,确定电流、速度、位置三闭环控制方案,然后采用常规PID算法设计三环控制器参数,对位置环用模糊自适应PID控制器进行优化设计。提出以变周期、变幅度和组合曲线给定的摇摆方法模拟风、浪、流干扰,对系统进行仿真研究。仿真试验结果表明,设计的系统具有响应迅速、模拟准确、可靠等特点,能够较好的模拟实际海况中船舶摇摆运动,为搭建实际试验平台奠定了基础。     

模糊控制在船舶智能控制中的应用研究

为解决船舶航行过程中的横向运动控制问题,本文提出一种基于闭环增益成形算法和T-S模糊算法的新方法。其中T-S模糊优化算法用来计算滚转和偏航的加权系数,并结合闭环增益成形算法,设计了鲁棒PID控制器对横摆和偏航进行控制,并将其组合成横向控制器。仿真结果表明,该控制器具有较强的鲁棒性和自适应能力,对船舶横向运动控制以及转向器的损失可以通过一个合理的加权系数来降低。本文提出的方法对船舶横向运动控制提供了一种新的理论,为实际工程中的应用提供了理论基础。     

模糊切换型船舶运动PID控制器

航向改变时船舶航迹变化过程可以分为瞬态区域和稳态区域。根据不同区域中不同的性能指标,提出了一种把常规PID和TS-PID模糊控制器以模糊切换方式相结合的模糊切换型PID控制方法。该方法集成了常用PID和模糊PID控制方式的优势并弥补了各自的不足,模糊切换方式实现了二种控制器之间的平滑切换。应用钝性定理证明了二阶Nomoto船舶模型的切换型PID控制系统的输入、输出稳定性,并用遗传算法优化控制器参数。与模糊PID控制器的对比仿真实验,表明所提出的方法可以有效提高船舶运动控制的各项性能指标。     

船舶电力推进系统无刷直流电机控制技术

由于无刷直流电机具有高效率、长寿命、低噪声、平稳转速和高输出转矩等优点,已经成为船舶电力推进系统中不可或缺的一部分。本文针对BLDCM的速度环和电流环响应效果,研究相应的硬件和软件系统,采取传统的PID算法和现代模糊控制算法,构建基于DSP的船舶直流无刷电机控制装置。实验结果表明,采用模糊PID算法进行电机控制能够实现更小的输出转矩脉动和更高的转速,同时使得该系统在船舶电力推进系统中变得更加稳定可靠,能够满足实际应用中的需求。     

基于模糊理论的船舶航向控制器

结合船舶操纵特点，将模糊逻辑引入到船舶航向控制器的设计中，设计了一种基于模糊理论的船舶航向控制器。运用计算机仿真手段，将所设计的模糊控制器和传统PID控制器进行对比，仿真表明船舶航向模糊控制器的动态性能优于传统的PID控制。     

风帆助航船舶直线航迹跟踪的自适应非线性迭代滑模控制

针对风帆助航船舶易受风、浪等因素的影响产生航线偏离的特点,提出一种自适应非线性迭代滑模直线航迹跟踪控制方法。该方法利用双曲正切函数设计系统状态的非线性迭代滑动模态,采用模糊系统对滑模控制参数进行优化,增强控制器的自适应能力。通过定义一种控制量抖振测量变量和自适应启发评价函数,对模糊系统的结构参数进行在线调整,很好地抑制控制量的抖振。将该控制器应用到风帆助航船舶直线航迹控制领域中,结果表明,该控制器能有效地处理风、浪等外界扰动,跟踪控制性能良好,具有较强的鲁棒性。     

船舶柴油发电机转速的BP-PID并行控制

针对船舶柴油发电机转速控制问题,结合BP神经网络对非线性系统的高拟合性与经典PID控制的优良性能,形成船舶柴油发电机转速BP-PID并行控制系统。控制系统中BP神经网络控制器与PID控制器相结合,经过神经网络控制器的不断训练学习,控制器获取船舶柴油发电机转速系统的模型,并逐渐地由BP神经网络控制器占主要控制作用,从而达到对系统的实时控制。仿真结果证明了该方法的可行性。     

基于模糊PID的无人帆船航向控制方法

[目的]无人帆船在复杂海况下会出现航向状态不稳定的现象,为提高帆船在多变和未知环境下的抗干扰能力与航行的稳定性,实现对帆船航向的准确控制,提出一种结合传统PID技术的模糊自适应控制方法。[方法]建立响应型三自由度的Nomoto运动数学模型,借助Matlab的Simulink建模工具搭建模糊规则和仿真控制器,对PID控制参数进行实时在线优化调整。分别在不同航速和加入随机扰动下,与传统PID控制进行对比研究,分析不同的控制方法对航向的影响情况,并通过试验进行对比验证。[结果]结果表明,应用模糊PID方法控制小型无人帆船的航向,具有较好的自适应能力和较强的鲁棒性。[结论]研究成果可为无人帆船的航向控制设计提供参考。     

基于非线性-线性ESO切换策略的船舶柴油机转速控制

为更好地适应船舶柴油机转速和负载分布范围广泛的特点，针对船舶柴油机转速控制，在分析扩张状态观测器（ESO）特性的基础上，结合非线性ESO(NLESO)和线性ESO(LESO)的优点，通过切换策略构建基于NLESO和LESO的自抗扰控制器（ADRC）。该控制器考虑了实际柴油机转速控制中基于曲轴转角计算和控制的特点，其计算和控制由曲轴转角信号定角度触发，并对曲轴转角触发的ESO进行了稳定性分析。最终的发动机试验表明：相对于PID控制器、线性自抗扰控制器和非线性自抗扰控制器，基于切换ESO的自抗扰控制器对柴油机转速和负载变化具有更好的适应性和鲁棒性。