船舶航速控制的MATLAB仿真

建立了船用柴油机及其推进装置的仿真模型,采用传统的PID算法,并利用Fuzzy Logic Toolbox整定PID参数,对某船航速控制系统进行了仿真分析。为反映真实情况,文章分别仿真了船舶在无干扰、10%干扰及20%干扰情况下的航速变化,仿真结果显示了此航速控制系统有相对强的抗干扰能力。     

减摇鳍模糊参数自整定PID控制器设计及仿真研究

以船舶减振鳍控制系统作为对象，应用模糊控制理论，提出一种基于Fuzzy推理的PID参数自整定控制器，完成在线PID控制器参数模糊自整定的理论实现。并且在考虑船舶模型的非线性和不良浪向下，对系统进行了仿真。仿真结果表明，与常规PID控制相比，基于Fuzzy推理的PID参数自整定控制器，具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

船舶动力定位智能PID控制器设计与仿真研究

由于船舶在海上的动力学特性具有非线性、大时滞和强耦合等特点,风、浪等外部干扰具有随机特征,因而船舶动力定位控制系统是一个复杂的非线性系统,一次性整定的PID参数难以取得理想的控制效果。鉴于PID控制器的性能完全取决于其控制参数,结合混沌粒子群算法、云模型控制和PID控制各自的优势,设计一种具有参数实时自整定功能的智能PID控制器。首先引入混沌粒子群算法离线优化PID参数使控制系统处于优化状态,再利用二维云模型控制对其进行在线调节以增强控制器的适应性和鲁棒性。仿真结果证明所设计控制器的可行性和有效性。     

船舶调距桨控制系统遗传算法的仿真研究

针对调距桨控制系统现状,设计了调距桨控制系统过程模型,提出了基于遗传算法的PID整定方法.仿真结果表明,该方法克服了传统PID难以获得最佳整定效果的缺点,用于调距桨控制系统是有效的.     

零航速下船舶减横摇控制策略研究

鉴于零航速下船舶横摇模型的不确定性,通过在线辨识确定船舶横摇运动数学模型.在此基础上采用改进型遗传算法和单纯形法相结合的优化策略对PID参数进行优化,使优化过程既具有遗传算法的全局性又具有单纯形算法的快速性,仿真显示按此种控制策略设计的控制系统对横摇模型的不确定性具有较强的自适应性,有一定的工程应用价值.     

基于节能省时航行的新型航向控制系统设计

为设计出既能缩短航程又能降低能耗的新型船舶航向控制系统,本文系统分析了船舶运动的非线性数学模型和常规的航向比例-微分-积分(PID)控制算法;在此基础上运用遗传算法(GA)在线自动优化整定常规的PID控制参数,从而实现反馈控制和保证系统的稳定性,运用小脑模型(CMAC)神经网络进行前馈非线性控制、进而抑制源自船舶内外部的非线性干扰,最终确保系统的控制精度和响应速度;在船舶操纵模拟器上对所设计的新型航向控制系统作了仿真试验,试验结果表明:该系统性能优越可靠且具有较强的鲁棒性。     

船舶用柴油机转速智能控制系统设计与实现

传统船舶柴油机转速控制系统在运行过程中,存在控制延迟过长的问题,对此设计船舶柴油机转速智能控制系统。对传统船舶柴油机速度控制模型进行简化,设计PID控制器,利用遗传算法实现控制器参数的在线整定,对执行器的外围信号处理电路进行抗干扰滤波设计,提高系统各单元集成效果,实现对船舶柴油机转速智能控制。实验数据表明与传统控制系统相比,使用设计的智能控制系统,柴油机加速控制延迟降低27%,减速控制延迟降低32%,说明该控制系统能有效降低柴油机转速延迟。     

基于一种非线性PID控制器的船舶航向控制系统研究

本文对应用一种非线性PID控制器的船舶航向控制方法进行了研究.利用非线性PID控制器在线整定参数的功能和具有良好鲁棒性的特点,应用于船舶航向控制.仿真结果证明了该方法的合理性和有效性.     

基于遗传算法整定控制的柴油机调速系统研究

遗传算法是新型的、类似于模拟自然界中生物进化衍变过程的优化计算方法。其迭加算法准确, 在很多等领域得到广泛应用。本文以某型船用柴油机为对象,建立了柴油机控制系统的简化传递函数和执行器模型。采用PID控制,并利用遗传算法优化控制器参数,对柴油机动态调速过程进行仿真分析,和基于 Z-N（Ziegler-Nichols）法的参数整定方法做了比较,结果表明遗传算法的性能远优于传统的参数整定法, 对柴油机控制调速系统的性能有很大提高。     

基于改进粒子群算法的蒸汽发生器水位控制优化

核动力装置蒸汽发生器的水位控制系统,多采用串级三冲量PID控制方案.为了克服传统的控制器参数整定方法的局限性,应用粒子群优化算法对主调节器进行参数整定,获得了相对最优参数.仿真结果表明,与传统整定方法相比,这种参数整定方案得到的控制参数能使水位控制系统具有更好的控制品质.     

船用核汽轮机转速串级前馈-反馈模糊PID控制

在船用核汽轮机装置中,其转速控制效果直接关系到机组安全性和经济性。以船用核汽轮机为研究对象,首先,建立了船用核汽轮机各个模块的数学模型,在此基础上设计了核汽轮机转速的串级前馈-反馈PID控制系统;然后,基于模糊控制原理,采用串级前馈-反馈模糊PID控制对串级前馈-反馈PID算法进行改进;最后,在不同扰动下进行了仿真实验,仿真结果表明了模糊算法在改进前馈-反馈PID控制效果方面起了显著地作用,体现了智能算法与传统算法相结合的控制思想在船用核汽轮机转速控制方面的应用前景。     

船舶航向PID型模糊控制器研究

航速变化及由此引起的干扰使得船舶航向控制较为困难。基于常规max-min型Mamdani模糊控制器(fuzzy controller,FC),再增加积分项,将PD型模糊控制器与PI型模糊控制器相并联,构造了一种新的船舶航向PID型模糊控制器。该模糊控制器充分利用了常规PID控制器的设计经验来调节参数。不同航速下的5 446TEU集装箱船及"育龙"号实习船模型仿真结果表明,与常规PID控制器和模糊控制器的效果相比,不但航向设定值跟踪控制性能得到了保证,还具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

船舶主机调速系统的鲁棒PID控制研究

调速系统是船舶主机遥控系统的核心组成部分,目前国内外先进的船舶主机调速系统大多采用了数字式调速器,使主机遥控向“智能化”方向发展．常规的PID控制最主要的问题是参数整定问题,一旦整定完毕,在整个控制过程中将是固定不变的,而在实际系统中,由于过程中会出现状态和参数的不确定,系统很难达到最佳的控制效果,严重的话可能导致系统的不稳定．该文介绍了鲁棒PID控制在船舶主机转速系统中的应用,由仿真结果可知,该控制方法有良好的控制性能和鲁棒性．     

Turbine speed control system based on a fuzzy-PID

The flexibility demand of marine nuclear power plant is very high, the multiple parameters of the marine nuclear power plant with the once-through steam generator are strongly coupled, and the normal PID control of the turbine speed can＇t meet the control demand. This paper introduces a turbine speed Fuzzy-PID controller to coordinately control the steam pressure and thus realize the demand for quick tracking and steady state control over the turbine speed by using the Fuzzy control＇s quick dynamic response and PID control＇s steady state performance. The simulation shows the improvement of the response time and steady state performance of the control system.     

船舶柴油机转速的线性自抗扰控制

船舶柴油机推进系统包含非线性、时变参数以及柴油机-推进轴系-螺旋桨之间的强耦合作用,难以建立精确的数学模型,且易受到螺旋桨负载扰动的影响,不利于船舶柴油机转速的实时准确控制。针对此问题,将线性自抗扰控制（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）技术应用于船舶柴油机的转速控制系统。首先,基于平均值建模方法建立了某大型低速二冲程船舶柴油机的模型,并分析了转速控制中的不确定因素;然后,针对柴油机的转速控制问题设计了二阶LADRC控制器;最后,以船舶柴油机平均值模型为载体对LADRC的控制性能进行仿真测试,并与经过遗传算法优化的PI控制器进行对比。仿真结果表明,在负载扰动及模型参数改变的情况下LADRC表现出良好的控制性能,并且比PI控制具有更优的扰动抑制能力和鲁棒性。     

基于分数阶PIλDμ的船舶航向控制

船舶在海上航行时受到海风、海浪和海流等环境扰动作用,这造成在不同航速下船舶动力学模型的参数不确定性,本文对船舶本体运动和风浪流干扰进行建模,提出一种基于分数阶PIλDμ的抑制风浪干扰的的航向控制算法,并与传统 PID算法进行对比,针对某型船舶动力学模型在6级海风和5级海浪海况下进行对比数字仿真。仿真结果表明,该算法在不同航速下具有较好的控制品质和鲁棒性,对风浪干扰具有良好的适应性,可应用于船舶的航向控制,易于工程实现。     

非线性自整定PID主机数字调速器

调速系统是船舶主机遥控系统的核心组成部分,船舶主机性能优劣及寿命很大程度上取决于其调速系统的性能.分析船舶主机调速系统的特点,研究了基于径向基函数(RBF)神经网络自整定非线性PID的主机转速控制,基于内模原理的偏差重复补偿PI的主机油门控制.讨论了PID参数随偏差变化的规律,控制对象的Jacobian辨识和主机油门的重复控制补偿,并分别进行了仿真.结果表明,本文设计的非线性自整定重复控制补偿调速器在充分考虑偏差特性的情况下,有效提高系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善主机运行的稳定性.     

基于Backstepping的船舶航向自适应滑模控制

针对Norrbin非线性船舶运动数学模型,提出了一种基于Backstepping的自适应滑模控制策略。为了消除外界扰动的影响,引入扰动估计器的设计方法,并借助Lyapunov函数证明了该控制器可以确保闭环系统渐近稳定,使系统的跟踪误差趋于零。与传统的PID控制策略相比,具有较好的跟踪能力和较快的响应速度。     

船舶电站负荷扰动下轴系瞬时转速的动态仿真

受到大负荷扰动后,船舶电站的参数将发生较大变化.从发电柴油机、电力负荷、发电机及励磁调节系统方面建立柴油机瞬时转速的动态模型,并从气缸做功和负载方面对瞬时转速变化方面进行分析.依据发电柴油机的不同负荷类型,分别从恒定阻抗法、电动机机电暂态过程动态特性、负荷的静态特性三方面进行归类计算,提高了负荷的动态和静态仿真性能,励磁系统则采用三阶实用模型.最后利用Matlab/SIMULINK进行了系统的静态、暂态和动态稳定性分析.     

基于模糊理论的船舶航向控制仿真研究

船舶航行过程中的航向控制是其重要的性能指标之一。船舶航向控制具有非线性、参数时变、大惯性和干扰复杂等特点,传统PID控制对于这种复杂的被控对象往往不能达到良好的效果。本文结合模糊理论,将模糊PID控制用于船舶航向控制。仿真结果表明,该控制器具有响应速度快,过渡时间短,抗干扰能力强等优点,与传统PID控制相比能达到较好的控制效果。