基于LMI的船舶力控减摇鳍系统H∞控制器设计

本文针对海浪伯随机干扰，船舶模型的不稳定性和控制器的输出约束，采用升力反馈控制的全新方法建立系统数学模型，用基于LMI（Linear Matrix Inequality)的H∞控制方法，考虑混合灵敏度S／KS问题，设计了H∞控制器，对混合灵敏度S／KS问题模型，权函数的选择等问题进行了研究，充分地利用了LMI法进行H∞设计时的优势，并对LMI法的优势进行了系统的说明和讨论，通过仿真验证了这一设计的可行性，所设计的力控减遥鳍系统不但具有抗干扰性能，而且具有鲁棒稳定性。     

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.     

基于改进GA优化的水下机器人航向鲁棒控制

基于某型号水下机器人水平面线性化模型,针对水下机器人系统存在的多种不确定因素,工作环境复杂多变的问题,采用混合灵敏度法设计水下机器人航向鲁棒控制器。在设计中,通过罚函数小生境遗传适应度值作为桥梁建立起遗传寻优与混合灵敏度参数之间的关系,构成多目标优化问题寻优加权函数。实验结果表明,所用方法可在保证系统较强鲁棒性的同时,又能兼顾时域指标和混合灵敏度加权函数频域要求,获得综合性能指标最优的鲁棒控制器,控制效果较好。     

闭环增益成形算法在舵阻摇系统中的应用

给出了单输人多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的，以及具有1个输入控制2个输出的特点，在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下，将闭环传递函数阵即补灵敏度函数阵设为具有一阶惯性的奇异阵，设计出鲁棒控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型，并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的控制器对非线性模型进行仿真，运用Simulink工具箱得到仿真曲线，从仿真曲线可看出此控制器具有良好的鲁棒性能。通过分析并比较组摇前和组摇后的各组仿真曲线，算出减摇率在50%左右，减摇效果较好。     

船舶可调桨螺距模糊PID控制器设计

针对柴油机驱动的船舶可调桨推进系统,从运动学和动力学角度建立与其适应的船桨系统、柴油机系统、调速控制系统和螺距控制系统的运动模型。同时运用模糊控制和PID控制理论,在Matlab仿真平台上设计可调桨螺距的模糊PID控制器,调试运行使之与可调桨动力性能相匹配,得到相应螺距偏差、偏差变化率和螺距控制输出量隶属度数据。通过仿真过程离线计算得到模糊控制器输出控制量查询表,从而设计完成可调桨螺距的模糊PID控制器。针对可调桨螺距控制,给定车钟指令信号和脉冲干扰信号。仿真实验结果证明,模糊PID控制器能有效避免可调桨控制跳动问题,且其控制速度、精度和灵敏度较传统PID控制器具有显著优势。     

船舶可调桨螺距模糊PID控制器设计

针对柴油机驱动的船舶可调桨推进系统,从运动学和动力学角度建立与其适应的船桨系统、柴油机系统、调速控制系统和螺距控制系统的运动模型.同时运用模糊控制和PID控制理论,在Matlab仿真平台上设计可调桨螺距的模糊PID控制器,调试运行使之与可调桨动力性能相匹配,得到相应螺距偏差、偏差变化率和螺距控制输出量隶属度数据.通过仿真过程离线计算得到模糊控制器输出控制量查询表,从而设计完成可调桨螺距的模糊PID控制器.针对可调桨螺距控制,给定车钟指令信号和脉冲干扰信号.仿真实验结果证明,模糊PID控制器能有效避免可调桨控制跳动问题,且其控制速度、精度和灵敏度较传统PID控制器具有显著优势.     

柴油发电机组H_2励磁控制器的研究

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的电压响应特性.为了抑制负荷扰动的影响,提高同步发电机调压系统的动态性能,将H_2控制理论应用于同步发电机调压系统的设计,将系统的性能要求转化为标准H_2控制问题.首先分别建立相复励装置和无刷励磁同步发电机的数学模型,然后建立采用H_2励磁控制器的同步发电机调压系统的数学模型.针对外部干扰和模型的不确定性,H_2励磁控制器的设计可以归结为混合灵敏度问题.在分析同步发电机模型不确定性的基础上,合理地选取加权函数,通过解Riccati方程,得到H_2励磁控制器.计算机仿真结果表明:设计的H_2励磁控制器,能在充分考虑系统模型不确定性的情况下,有效地提高系统的动态性能和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统电压的稳定性.     

永磁同步电动机调速系统仿真

通过采用MATLAB6.0/SIMULINK建立永磁同步电动机调速系统的仿真模型，介绍了用SIMULINK软件对该模型进行封装、S函数设计的方法，并通过仿真结果验证了此模型的正确性。     

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。     

基于自适应算法的柴油机调速系统研制

摘要：在柴油机调速过程中,针对柴油机PID控制器参数一经确定不能在线调整的问题,以6135型柴油机为控制对象,以MATLAB／Simulink作为软件平台,深入研究了自适应控制的基础理论,设计了一种模型参考自适应控制器,建立了柴油机电子调速系统仿真模型,进行了控制系统仿真研究。结果表明,新设计的智能型自适应控制器能在线自动整定最佳控制参数,优于传统的PID控制,具有良好的自适应性和智能性。