升力反馈控制减摇鳍系统

对减摇鳍的静态、动态水动力特性进行了分析研究,指出影响鳍的动态升力特性的本质原因.讨论了传统的鳍角反馈减摇鳍设计原理存在的问题,指出鳍角反馈在运动过程中不能正确反映鳍的动态水动力特性.在鳍角反馈的基础上,提出了升力反馈控制方式,通过直接测量鳍上的动态升力作为系统的反馈信号.以某型船的减摇鳍设计参数为参考,采用升力反馈控制,以必要的工程条件为限制条件,进行了角度反馈控制与升力反馈控制的对比仿真试验研究.仿真结果对比显示升力反馈控制可以有效弥补鳍角反馈控制方式存在的控制偏差,使减摇鳍系统的综合减摇能力得到显著提高.     

升力/鳍角综合控制减摇鳍的研究

理论上升力反馈控制减摇鳍可屏蔽鳍角反馈控制减摇鳍在鳍角与升力计算中的映射误差,但在实际应用中,升力鳍系统的升力检测问题和传感器的安装问题存在一些技术难点,并不能达到理论上的减摇效果。升力/鳍角综合控制减摇鳍系统应用了信息融合技术,综合了升力和鳍角传感器所提供的局部信息,消除信息之间的冗余和矛盾,利用信息之间的互补来获得对升力信号的相对完整一致的描述。建立了系统的模型,并用该控制方法对系统的融合和减摇效果进行了仿真。结果表明,这种控制系统在各种海况下都能达到减摇要求,而且减摇性能也好于单独使用鳍角反馈和升力反馈的控制系统。     

减摇鳍控制策略优化

横摇是对船舶航行影响最大的运动,为减少船舶横摇人们发明了各种减摇手段,减摇鳍是其中最有效的一种。为提升减摇鳍的减摇效果,探索更优化的减摇鳍控制方法,文章主要研究减摇鳍的鳍角反馈与升力反馈之间的区别。研究结果表明:采用升力反馈可以避免采用鳍角反馈控制减摇鳍时在鳍角与升力计算中所产生的映射误差,避开了鳍角与升力间转换的不确定性,提高了减摇效果。     

升力鳍伺服系统非定常水动力特性的研究

重点研究了升力鳍升力及转矩与鳍角的非定常水动力特性。通过对鳍升力和转矩的非定常水动力特性试验数据的分析,提出了升力鳍系统的鳍角与升力的换算关系应建立在非定常水动力的基础上。以Theodorsen理论为基础,利用水动力试验数据,修正了基于Theodorsen理论的计算升力系数的公式,提出了修正的升力转矩非定常水动力的数学模型,经实例计算仿真结果与水池试验结果比较,验证了该数学模型的正确性。利用该数学模型直接计算升力,可以省去复杂的、可靠性低、误差大的升力测量装置及复杂的升力计算。该研究也进一步充实了升力鳍非定常水动力特性的理论研究,解决了升力计算的问题。     

零航速减摇鳍水动力特性分析

分析零航速减摇鳍的升力模型和力矩模型,探讨正弦运动的鳍产生最大升力和最大转鳍力矩与转鳍速度的关系,经对比发现,同一鳍角幅值转鳍下任一时刻升力的大小与经过该点的角速度的平方成正比。为此,采用通用CFD软件计算方法,验证理论模型的规律,在数值仿真的基础上,拟合升力公式和力矩公式的各个系数,并将实船试验转鳍力矩与仿真结果进行对比,结果表明仿真结果能较好地反映实际转鳍力矩的变化规律。     

升力鳍实验装置的升力函数发生器

本文重点研究了鳍的动态水动力在升力鳍实验装置上的应用.在分析升力鳍实验装置施力要求的基础上,提出并成功应用神经网络BP算法逼近鳍的动态水动力曲线,然后将训练好的神经网络作为该实验装置施力系统升力函数发生器,实现对实验装置中鳍的施力,该研究也进一步完善了该实验装置.     

耦合混沌系统的输出反馈同步控制方法

基于无源性的方法研究了两个相同的非线性系统的同步问题，证明当两个待同步的混沌系统都是半无源系统时，使用输出反馈控制律可实现这两个系统的自适应同步，文中给出了系统输出同步反馈控制律存在的充分条件，设计了同步增益的自适应调节算法，并以Lorenz系统为例，验证了该反馈控制律和自适应算法的有效性并给出了仿真结果。     

耦合混沌系统的输出反馈同步控制方法

基于无源性的方法研究了两个相同的非线性系统的同步问题,证明当两个待同步的混沌系统都是半无源系统时,使用输出反馈控制律可实现这两个系统的自适应同步,文中给出了系统输出同步反馈控制律存在的充分条件,设计了同步增益的自适应调节算法,并以Lorenz系统为例,验证了该反馈控制律和自适应算法的有效性并给出了仿真结果.     

减摇鳍鳍角反馈失真分析

鳍角反馈装置是收放式减摇鳍装置的一个重要组成部份,它实时地将鳍的转角信号反馈到控制系统;再由控制系统将收到的反馈信号与陀螺仪检测到的横摇角速度信号进行分析、处理后,发出新的转鳍指令,进行动态调整,以达到最佳的减摇效果.所以鳍角反馈装置的精度直接影响减摇鳍装置的减摇效果,是收放式减摇鳍设计的重点.文章从鳍角反馈装置的工作原理、机构的组成和实例数据分析,以及各结果对照等几方面进行研究分析,结果表明,鳍角反馈装置的曲柄滑块机构设计合理、有效的,其失真度也控制在理想范围之内.     

基于欧拉—伯努利刚度矩阵的 减摇鳍轴升力检测分析

常规减摇鳍多采用鳍角反馈控制方式,实际减摇效果很难达到理论设计水平。主要是由于产生控制力矩的升力是估算值,与实际值有较大偏差。文中分析了偏差产生原因并以此为据,避开多种干扰因素和繁琐的理论推导;设计了内含轴芯的空心轴,运用欧拉—伯努利梁刚度矩阵进行理论分析;将难以测量的升力转化成易于检测的位移量,建立两者的量化关系,并探讨了三种主要影响因素;设计可拆卸的端盖和两种传感器安装方式,便于维修检测。以实际装船的某型减摇鳍设计参数为依据,通过计算和仿真对比验证了设计的有效性和准确性。     

基于动态反馈线性化的海洋机器人近水面横摇减摇控制

海洋机器人在近水面低速航行时,在海浪干扰下将产生横摇运动,严重影响机器人安全性能,因此利用零航速减摇鳍系统对横摇运动加以有效控制.针对机器人非线性运动模型及零航速减摇鳍升力模型的特点,利用动态反馈线性化方法设计横摇减摇控制规律.该方法通过将原系统扩展为含有伪状态变量的新系统,实现系统线性化,解决由减摇鳍升力模型引起的系统非线性形式控制输入的问题.理论证明及仿真结果表明该横摇控制规律是稳定有效的.     

Fuzzy-PID controlled lift feedback fin stabilizer

Conventional PID controllers are widely used in fin stabilizer control systems, but they have time-variations, nonlinearity, and uncertainty influencing their control effects. A lift feedback fuzzy-PID control method was developed to better deal with these problems, and this lift feedback fin stabilizer system was simulated under different sea condition. Test results showed the system has better anti-rolling performance than traditional fin-angle PID control systems.     

船舶力控减摇鳍模糊控制器设计及稳定性分析

建立了船舶力控减摇鳍控制系统的T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型.根据输入采用标准模糊分划的模糊控制系统的定义和性质,通过构建分段光滑的Lyapunov函数提出了一个新的判定闭环T-S模糊控制系统稳定性的充分条件.该方法只需在各最大交叠规则组内分别寻找公共的正定矩阵,减小了以往稳定性判定方法的保守性和难度.在此基础上利用并行分布补偿(PDC)原理,进一步探讨了T-S模糊控制器的系统化设计方法,并具体设计了一种船舶力控减摇鳍的模糊控制器.计算机仿真结果验证了本文模糊控制器设计方法的有效性.     

基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制

根据减摇鳍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。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍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。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。     

基于反馈线性化的AFE变频器功率控制

提出了一种新的有源前端(Active Front End, AFE)变频器功率控制策略，仿真测试验证了基于该策略的AFE变频器具有交流侧电流畸变小、直流电压稳定、静态和动态性能好、能量可双向流动等优点。该策略基于多输入多输出非线性系统的反馈线性化理论和同步旋转坐标变换，将AFE变频器功率控制模型转化为线性、时不变的解耦系统，有利于控制系统的设计及实现。     

基于动态控制的船舶制造成本反馈系统

成本失控是制约船舶企业竞争力的关键因素.为实现成本的动态控制,要求成本反馈系统能够及时、经济地提供准确的产品成本信息.为适应船舶制造成本反馈的特殊需求,对作业成本法进行了三点改进:统一了直接成本和间接成本处理方式、以广义工作中心进行成本归集和分配、合并了成本动因.算例表明改进的作业成本法计算出的产品成本准确性介于传统的成本核算方法和作业成本法之间,且贴近作业成本法.     

网络控制系统的输出反馈保性能控制

研究了一类具有不确定时延的网络控制系统输出反馈保性能控制问题.将时延的不确定性建模为系统状态方程系数矩阵的不确定性,在输出反馈条件下,用状态观测器重构系统状态,将保性能控制问题转化为不确定离散系统的输出反馈鲁棒保性能控制问题.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,得出了输出反馈保性能控制律的设计方法.仿真算例说明了设计方法的有效性.     

基于角度传感器的水动力装置水翼控制系统

水动力控制系统的研制成功,使得某型先进的水翼航行器得以从理论研究转化为工程应用。该文介绍了基于角度传感器,并对信号进行线性放大后,使用C 8051F 000单片机组成反馈型邦邦控制系统,实现对水翼的自动控制及相应的AD采样子程序。