船舶发电机分散励磁鲁棒控制器设计

建立船舶柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中各干扰项的物理意义,将发电机组数学模型线性化后,增广为广义受控系统,应用H∞控制理论,设计了船舶电力系统发电机的鲁棒分散励磁控制器,并应用线性矩阵不等式方法求解该控制器。在仿真试验中,比较了传统的电力系统稳定(PSS)控制器和分散励磁鲁棒控制器的控制效果,结果表明后者具有更好的抗干扰能力,提高了船舶电力系统的稳定性。     

柴电混合电力推进船舶负载频率H_∞鲁棒控制

[目的]风、浪及海流等多种随机不确定因素会引起船舶综合电力系统负载频率的波动。[方法]采用电池补偿柴油发电机组输出功率与船舶需求功率之间的差值,对柴油发电机组进行二次调频控制,保证船舶电网功率平衡,抑制电网频率波动。建立综合电力推进系统频率控制状态空间模型,基于H_∞混合灵敏度原理,选取合理的灵敏度与补灵敏加权函数设计鲁棒控制器,采用线性矩阵不等式(LMI)方法对设计的控制器进行求解并进行算例仿真。[结果]系统幅频特性表明,设计的鲁棒控制器具有合理性,短时冲击信号作用下的性能表现满足指标要求。与传统PI控制器的对比结果表明,设计的鲁棒控制器能显著抑制随机扰动引起的电网负载频率波动,减小柴油发电机组与电池的功率变化,电池荷电状态(SOC)变化范围明显缩小,可提高船舶电力系统鲁棒稳定性与鲁棒性能。[结论]该系统在各种工况下都能稳定运行并且使电网频率稳定,同时提高柴油发电机组燃油经济性,减小废气排放。     

混合H2/H∞励磁控制器在船舶同步发电机组并联中的应用

为了提高船舶电站同步发电机励磁系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,提高并联运行的发电机组的无功分配性能,将混合 H2/H∞控制理论和线性矩阵不等式(LMD方法应用于同步发电机励磁控制系统的设计,将同步发电机励磁系统的性能要求转化为标准混合 H2/H∞控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式(LMD方法所设计的混合 H2/H∞励磁控制器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,改善了船舶电力系统的调压的性能.     

规则纵浪中船舶参数激励横摇运动的鲁棒控制

为有效控制船舶在参数横摇运动中的失稳状态,根据规则纵浪中船舶参数横摇系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器.采用精确反馈线性化方法将纵浪中船舶参数横摇系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器.在考虑不同的干扰和模型摄动情况后进行了仿真试验.仿真结果表明该控制策略对于船舶参数横摇系统十分有效,且鲁棒性能令人满意.算法的设计过程简单,物理意义明显.     

具有不确定性的船舶航向鲁棒控制LMI方法研究

首先给出了具有不确定性的船舶航向控制系统模型,对于标称模型给出了传统PID控制器的设计结果;根据鲁棒控制器设计的LMI处理方法的相关理论,设计出满足性能指标要求的鲁棒的输出反馈控制器.仿真结果的比较,验证了该设计方法的优越性和实用性.     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

鲁棒极点约束的船舶减摇控制研究

针对存在随机海浪干扰、未建模动态和模型参数不确定性的船舶,兼顾控制器输出约束,提出采用LMI(Linear Matrix Inequality)区域进行闭环极点配置,考虑混合灵敏度S/R/T问题,设计了具有鲁棒极点约束的船舶减摇鳍H∞控制系统,对混合灵敏度S/R/T问题、权函数的选择等问题进行了研究,通过仿真验证了这一设计的可行性,所设计的船舶减摇鳍系统不但具有抗干扰性能,而且具有鲁棒稳定性.     

非线性船舶电力均衡系统的离散结构设计

给出一种基于非线性理论的船舶电力均衡系统设计。非线性稳定模型能够有效解决船舶电力系统产生的非线性与干扰。本文所设计的电力均衡系统结合Hamilton的结构设计思想与SMES控制器的优点。实验结果表明,该系统不但结构简单,而且能够获得较好的稳定效果。     

液压操舵系统H2鲁棒优化控制研究

讨论了液压操舵系统的H2鲁棒优化控制方法，针对某液压舵系统系统设计了H2鲁棒优化控制器，并进行了仿真试验，仿真试验证明，该控制器优化了动态性能，能有效地抑制负载扰动和测量噪声的影响，提高了系统的鲁棒性。     

船舶电力推进系统建模与仿真

电力推进系统是船舶的重要构成部分,为船舶航行提供动力。随着电机技术与自动化控制技术在船舶电力推进系统中的应用,通过对电力推进系统进行建模与仿真,能够对电力推进系统进行优化设计,确保电力推进系统能够适应更加复杂的航行环境,保证船舶航行的稳定性。本文介绍了电力推进系统的构成,并从发电机组、船桨系统电力和推进系统3方面论述电力推进的建模与仿真,促进船舶电力推进系统发展,提高船舶操纵性。     

船舶电力系统带电压反馈的超导磁储能装置的H_∞鲁棒非线性励磁控制

电力系统的暂态稳定在控制方面是典型的非线性问题。针对非线性特性,提出直接反馈线性化和非线性鲁棒H∞控制理论加超导磁储能系统(SMES)相结合的励磁控制器设计方法,在励磁控制规律中引入机端电压偏差的比例积分控制,使设计的控制器不仅提高了电力系统的暂态稳定,而且当机械功率由于负荷变化机端电压仍能回到给定点运行。使用MATLAB/SIMULINK仿真结果表明提出的带电压反馈的控制器在增强电力系统的稳定性及改善机端电压精度有很好的控制效果。     

基于LMI的船舶航向横摇鲁棒容错控制

为了提高船舶航向/横摇控制系统的可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,采用基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒容错控制设计方法,对船舶航向/横摇系统进行容错控制研究。建立船舶航向/横摇耦合运动模型,分析故障导致的模型等效不确定性,通过定义广义干扰,将模型变换为适合于H 2/H∞鲁棒容错控制设计的标准模型。设计系统的性能评价指标,求解鲁棒容错控制器,并进行仿真验证。结果表明,船舶航向/横摇鲁棒容错控制系统具有良好的容错性能。     

减摇鳍电液负载仿真台H2/H∞控制器的研究

为了提高减摇鳍加载系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,将混合H2/H∞控制理论和线性矩阵不等式(LMI)方法应用于减摇鳍加载系统的设计,将减摇鳍加载系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞风控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式(LMI)方法所设计的混合H2/H∞状态控制器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,改善了加载系统的各项性能.     

船舶航向非线性系统自适应动态面控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器.由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单.所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整.以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的.     

无速度传感器DTC在舰船推进系统的应用

推进系统是舰船的动力来源,随着大功率交流电机和变频调速技术的出现,船舶动力装置中电力驱动技术逐渐兴起,并因其功率稳定性、无污染等优点获得了一定的市场份额。永磁同步电机是舰船电力推进系统的核心,而无速度传感器、矢量控制器等是电力推进系统的关键组成部分。本文首先建立了船舶动力系统的函数模型,在此基础上研究了无速度传感器DTC在舰船推进系统的应用,并进行了电机转矩的仿真分析。     

基于Backstepping的船舶航向自适应鲁棒非线性控制器设计

针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,提出了一种基于Backstepping的自适应鲁棒控制器非线性系统的设计方法.为了消除静态误差,设计过程中引入了积分器,并借助Lyapunov函数证明了该控制策略使得闭环系统全局一致最终有界,选取恰当的设计参数可保证航向保持误差任意小.仿真结果表明所设计的控制器是有效的.     

船舶航向非线性系统的自适应动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器.由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单.所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐近跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整,同时该算法还能克服可能存在的控制器奇异值问题.数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性.     

基于Backstepping的船舶航向自适应鲁棒

针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点，提出了一种基于Backstepping的自适应鲁棒控制器非线性系统的设计方法．为了消除静态误差，设计过程中引入了积分器，并借助Lyapunov函数证明了该控制策略使得闭环系统全局一致最终有界，选取恰当的设计参数可保证航向保持误差任意小．仿真结果表明所设计的控制器是有效的．     

变频器在船舶电力推进系统中的应用

针对以往应用常规控制器的船舶电力推进系统中,由于推进电动机所需要的频率过高导致的系统抗干扰性能差的问题,提出变频器在船舶电力推进系统中的应用。以遵循安全、合理和经济的原则的前提,选择合适的变频器,设计变频器的额定输出容量、加减速时间、额定电流等参数,在船舶电力推进系统实际工作过程中,判断电机的工作状态,根据状态输出控制指令,变频器在接收到控制指令后输出合适的控制参数,用以支持电力推进系统工作。实验结果表明:变频器在船舶电力推进系统中的应用,降低了控制信号的延时,提高了系统整体的抗干扰能力。     

柴油发电机组并联运行的鲁棒控制研究

船舶电力系统通常是多台柴油发电机组并联运行,多机组并联运行容易发生功率传递,从而产生功率振荡现象。本文给出了两台柴油发电机组并联运行的数学模型,为柴油发电机组设计了非线性鲁棒综合控制器,并给出了将非线性鲁棒综合控制器应用于柴油发电机组并联运行控制的仿真结果。表明,两台柴油发电机组的功角差为零,抑制了柴油发电机组并联运行的功率振荡现象,改善了电力系统的稳定性。