船舶电气多状态并联冗余系统可靠性分析与优化

针对船舶电气系统常见的并联冗余设计,与传统的二状态可靠性分析方法不同,应用多状态可靠性理论,建立了船舶电气多状态并联冗余系统的可靠度数学模型,并进行了优化设计。实例给出了常见的三状态船舶电气并联冗余系统的可靠度表达式,证明由于短路失效的存在,即使采用更多的并联冗余支路组成的三状态船舶电气并联冗余系统,也不能有效地提高系统的可靠度。相反,过多并联支路反而会使并联冗余系统可靠度下降。与二状态不同,三状态船舶电气并联冗余系统常用的继电器辅助触点多支路冗余设计,最优冗余数仅为2。研究结果不仅适用船舶电气并联冗余系统,也适用于一般三状态并联冗余系统,具有普遍性。     

船舶电机位置控制方法研究

传统船舶电机位置控制方法只能进行单组电机位置控制,无法实现一种位置控制方法对多组电机位置进行控制,为此提出船舶电机位置控制方法研究。构建船舶电机位置控制模型,通过分项关系构建模型主体结构,建立坐标系使用位置坐标计算,对多组电机控制坐标进行变换,对不同转速下的电机电磁场进行范围把控,保证模型位置控制精准程度;通过坐标位置计算对Clarke变换以及Park变换进行范围局限,实现多组船舶电机位置控制。实验数据表明,设计的船舶电机位置控制方法能够进行多组电机的位置控制。     

船舶变频液压舵机转向角度控制方法研究

在传统的船舶变频液压舵机转向角度控制方法中,存在控制精度低的问题,为此提出一种船舶变频液压舵机转向角度控制方法。通过建立船舶动力模型,在模型的基础上,通过传感器采集船舶运动状态数据,根据采集到的数据,计算船舶变频液压舵机转向角度,利用PID控制器控制液压泵,改变舵机转向角度,至此完成船舶变频液压舵机转向角度控制方法的设计。通过对比实验,与传统的船舶变频液压舵机转向角度控制方法作比较。实验结果表明,提出的船舶变频液压舵机转向角度控制方法具有更高的控制精度。     

船舶伺服排缆Lebus滚筒多电机控制的研究

针对船舶伺服排缆Lebus滚筒多电机协同控制易受负载扰动和电机参数摄动影响的问题,本文提出了基于并行控制、相邻耦合控制、耦合误差同步控制的多电机动态协同控制系统,解决驱动电机动态偏差导致的准确性不足的问题;针对系统较强的非线性及不确定性,采用基于最小相关轴处理方法设计系统消除跟踪误差和同步误差控制器,将每一轴电机的跟踪误差和相邻轴电机的同步误差相结合,减少控制器数量。设计了船舶伺服排缆Lebus滚筒3轴协同控制系统,仿真结果表明,该方法具有较强的鲁棒性、动态快速性和同步精度。     

电力推进式船舶电机功率控制方法

为了提高推进式船舶电机功率控制的稳定性,设计新型船舶电机功率控制方法。将船舶交流电机模型进行坐标变换,生成αβ两相坐标,将功率参数代入到坐标系内,计算电机瞬时功率P*和Q*,利用功率参数和坐标系变换矢量,求取船舶电机功率电压给定值并传输到船舶控制逆变器内,进行功率通断,生成控制信号,实现船舶电机功率的稳定控制。实验研究表明,与传统方式相比,使用设计的新型电机控制方法后,船舶电机瞬时功率稳定性提高17%,固定时间内电机功率稳定性提高20%,具有鲜明优势性。     

PMSM无速度传感器技术在船舶推进控制系统中的应用

船舶推进控制系统具有监测船舶电机运行状态、转子信息等作用,对船舶动力推进系统有重要的意义。传统的船舶推进控制系统采用机械式传感器采集电机信息,存在误差大、时效性低和不稳定等问题,本文基于新型PMSM无速度传感器技术,设计一种先进的船舶推进电机矢量控制系统。仿真实验表明,基于无速度传感器的电机矢量控制精度高、性能稳定,具有重要的理论和实际意义。     

船用三相异步电机转速分段PI控制的仿真研究

基于同步旋转坐标系对船用三相异步电机数学模型进行分析,研究其转子磁链定向矢量控制策略,为实现快速响应、提高系统动静态性能,在传统转速转矩双闭环PI控制基础上提出了外环转速分段PI控制新方法。建立Matlab仿真模型,对比分析转速分段PI控制与传统转速单参数PI控制在电机性能控制的差异性,仿真结果表明了所建电机控制模型的准确性,提出的分段PI控制新方法具有更好的控制精度及动静态调速性能,能够适应船舶各种复杂的运行条件,可增强系统鲁棒性。     

单片机船舶导航自动控制系统

在传统船舶导航自动控制系统中,导航角度与控制角度存在一定的偏差,导致船舶实际输出控制量超出导航偏差修正范围,自动控制变量精度降低。为了提升自动控制系统的控制精度,提出采用单片机的船舶导航自动控制系统。利用单片机的高度集成性,建立导航信号与控制器信号的容错处理框架。在框架基础上,对导航角度与控制量之间的偏差进行高精度计算。获得高精度偏差系数后,根据偏差系数对控制量进行容错控制计算,从而提升船舶导航自动控制精度。最后,通过与传统控制系统的控制精度对比实验,证明提出设计系统的有效性。     

基于FTO的船舶分布式编队的有限时间控制方法

[目的]由于速度测量值不可直接使用,因此针对有界环境干扰下的船舶编队控制问题,提出一种基于有限时间观测器(FTO)分布式编队的有限时间控制方法。[方法]首先,仅根据船舶的位置信息,设计一种FTO以观测其速度状态;然后,在领航信息仅局部已知的通信结构下,利用观测值和齐次法设计多船分布式编队的有限时间控制律,实现多艘船舶在有限时间内跟踪期望航迹并同时保持期望队形;最后,根据齐次性理论和李雅普诺夫稳定性判据,证明整个闭环系统的误差信号在有限时间内收敛。[结果]仿真结果验证了所提出的有限时间编队控制方法相比于传统渐近收敛的编队控制方法,可以为多船编队提供更快的收敛速度、更高的控制精度以及更强的抗干扰能力。[结论]研究结果可为多船编队的控制提供借鉴。     

永磁式开关磁阻电机在电力推进中的应用研究

新型永磁式开关磁阻电机在保留传统开关磁阻电机优点的同时克服换流相对较慢、能量利用率较低等缺点,本文在此基础上针对永磁式开关磁阻电机的特点提出了一种基于PMSRM的船舶电力推进系统,该系统采用模糊PI的控制方法.通过Simulink仿真建模,验证了该系统具有跟踪速度快、控制精度高的性能.