机电作动器(EMA)驱动转鳍机构的研究

减摇鳍是人为减小船舶在海浪中横摇最通用、最有效的方法,现今减摇鳍转鳍驱动机构绝大部分利用的是电液伺服作动系统。与电液伺服作动系统,甚至与电动静液作动器(EHA)相比,机电作动器(EMA)具有结构简单、可靠性强和效率高等诸多优势。以现有GJB2860-97型号转鳍作动器为背景,设计一种驱动转鳍机构的大功率机电作动器。阐述了从结构设计到建模仿真的过程,对机电作动器进行详细的集成化设计,分别利用Solidworks及ANSYS软件对机电作动器进行建模仿真,为减摇鳍转鳍驱动机构的全电改造提出了一套设计及建模仿真分析方法。     

基于模糊自适应PID的潜艇深度控制

针对潜艇水下空间运动非线性、参数时变和强耦合的特点,以六自由度方程为模型,设计了基于模糊自适应PID的深度控制系统,并引入积分分离控制,解决了深度控制存在偏差大幅度变化而不易使用积分控制的问题;通过仿真实验证明了该系统的可行性和优越性。实验结果表明,该控制方法相对于常规PID控制,能有效地提高潜艇深度控制的动态性能,控制精度和抗干扰能力,同时减小了舵机的耗损。     

主机数字调速器的研究与实现

为了提高船舶主机的稳定性和操纵性,进行了主机调速系统动态特性和控制算法的研究,在此基础上进一步综合分析了远洋船舶主机在恶劣海况、频繁启停下调速的一些问题.为此,设计了PID 数字调速器,将船舶主机调速系统的性能要求转化为复合PID控制问题.PID 具有非线性、微分先行、变速积分、步进式给定、变死区、抗饱和、滤波和重复控制补偿的功能.物理仿真结果表明.PID 调速器能有效提高系统的动态精度和抑制扰动的能力.改善主机转速的稳定性.PID 将人一机特性应用于主机调速具有重要意义.     

基于动态神经网络的AUV航向自适应控制

海洋环境的复杂性以及自身模型的不确定性,给自主潜航器(AUV)航向控制带来很大困难.针对AUV的特点和控制方面所存在的问题,采用了带衡量因子的动态BP神经网络控制器控制AUV的航向.理论分析和仿真结果表明,与传统的PID控制器相比,在扰动存在的情况下,神经网络控制器具有更好的自适应性和鲁棒性.     

一种参数自整定PID在变频冷却水系统的仿真研究

由于船舶在航行过程中海水温度、主机运行情况等参数变化会导致常规的PID控制效果不理想,所以需要对船舶变频冷却水系统的控制器进行改进。文章建立了船舶中央冷却水系统的数学模型,并在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型。利用BP神经网络的特性实现PID参数的自整定,并用BP神经网络PID控制器与传统PID控制器分别对系统进行控制,比较其控制效果。仿真结果表明,BP神经网络PID控制器的控制精度和鲁棒性优于传统PID控制器。     

基于模糊理论的水下航行器运动控制及仿真研究

为消除传统模糊控制存在的控制盲区,采用模糊控制与PID控制结合的控制方案。针对现有变论域模糊控制运算量大、推理规则利用率低等缺点,提出分级变论域的方法,设计某型水下航行器相应的模糊PID控制器,并利用计算机进行仿真试验。结果表明,相较于传统PID控制,在水下航行器深度及纵倾控制中,模糊PID控制器具有速度快、超调小及稳定时间短等特点,对于复杂非线性对象的控制器设计有着较好的借鉴意义。     

电动静液作动器(EHA)的系统研究

介绍了化电动静作动器的工作原理、系统构成、以及对作动系统各部分数学模型进行了讨论研究。最后通过仿真结果表明电动静作动系统完全可以代传统的压作动系统。     

半主动浮筏隔振系统的模糊PID控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动双层浮筏隔振系统设计了一种模糊PID控制器.将半主动浮筏隔振系统中间质量的位移及其导数作为模糊控制器的输入,PID控制器的三个增益参数作为其输出,利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压变化的特性来降低中间质量的振动.仿真分析了多种激励下浮筏隔振系统的输出力响应.仿真结果表明:与最优被动阻尼和电流变液阻尼器最大阻尼系统相比,模糊PID控制下的半主动浮筏隔振系统的减振效果最好.     

变摩擦负载下舰炮伺服系统自抗扰控制研究

非线性、时变摩擦力是影响舰炮伺服系统低速稳定性的主要因素,为了克服摩擦力矩的不良影响,弥补传统控制策略的不足,提高伺服系统的控制性能。首先建立某型舰炮伺服系统的数学模型,并在LuGre摩擦模型的基础上引入摩擦系数来表达摩擦力的变化趋势;然后根据系统特性设计一种基于前馈补偿和模型参考线性自抗扰技术的复合器控制器,最后通过仿真实验对比分析该复合控制器和传统前馈PID控制器的控制效果。仿真结果表明,该控制器在不同的摩擦负载下均能有效避免爬行现象,与前馈PID控制效果相比启动误差减小70%以上,有效提高了系统的低速稳定性和控制精度。     

集成一体化舵机技术研究综述

集成一体化舵机技术对提高潜艇的操纵性和隐身性具有重要意义.在介绍集成一体化舵机的技术路线及工作原理的基础上,重点阐述国内外集成一体化舵机技术的发展历程及研究现状,分析讨论采用机电作动器(EMA)和电液作动器(EHA)发展潜艇用集成一体化舵机的各自技术优势及现实可行性,并指出有待继续重点突破的关键技术.     

自抗扰控制器在柴油机转速控制中的应用

柴油机作为转速控制系统的被控对象时,是一个非线性、时变的环节,传统PID控制效果不够理想.简要介绍了自抗扰控制技术,基于自抗扰控制技术设计了ADRC控制器.仿真结果表明,利用自抗扰控制理论设计的控制器,能有效提高调速系统精度和抗扰动能力.通过与传统PID控制器的仿真比较,体现出了ADRC控制器较小的超调量及对外界干扰有较好的抑制作用等优点.仿真时在传统PID控制器中引入了跟踪微分器,结果表明用跟踪微分器能改善PID控制器的性能.     

筒形大力值惯性式电磁作动器优化及性能分析

作动器是主动控制的重要动力部件,用于船舶推进轴系主动控制的作动器对低频范围的输出力值有较高要求。本文以电磁作动器为研究对象,建立动力学模型,利用Ansoft Maxwell对该电磁作动器进行磁路优化分析,确定该电磁作动器具有最优磁路尺寸。通过电磁作动器仿真计算得到的电磁力大小与实际测试出的电磁力大小基本相等,证实该电磁作动器建模仿真方法的正确性。得到电磁作动器的最佳频率输出范围,说明电磁作动器具有低频大力值输出的特点。该作动器的优化方法及性能分析为船舶推进轴系等结构的低频大力值主动控制提供了理论及技术支撑。     

改进PID控制优化算法的航行轨迹研究

航行轨迹是一个时变性非常强的问题,当前航行轨迹控制优化算法存在控制误差大,无法对航行轨迹进行实时跟踪和控制,为了提高航行轨迹控制精度,改善航行轨迹跟踪和控制的实时性,设计了一种基于改进PID算法的航行轨迹控制优化方法。首先对航行轨迹控制原理进行分析,采用PID控制器对航行轨迹进行优化和控制,然后针对PID控制器的参数优化问题,引入蚁群算法进行参数在线调整,满足航行轨迹时变性特点,最后在Simulink环境下对航行轨迹控制进行仿真模拟实验。结果表明,本文方法的航行轨迹控制精度完全满足船舶实际工作要求,大幅度改善了航行轨迹的实时控制效果,是一种精度高、速度快的航行轨迹控制优化方法。     

基于分离模糊PID控制的柴油机调速器仿真研究

针对PID控制器在柴油机调速系统中存在的不足,文章利用Matlab Fuzzy Logic工具箱及仿真平台,建立柴油机电子调速器的数学模型,并设计了一种分离模糊PID控制器.通过和传统PID控制的仿真比较,体现了分离模糊PID控制的优越性,仿真结果表明,分离模糊PID控制器使柴油机的控制效果显著提高,能够很好地满足柴油机运行指标的要求.研究结果对电子调速器的研制具有一定的理论指导意义.     

蚁群优化PID的船舶逆变器控制

船舶逆变器是一种具有强耦合的非线性系统,为了提高船舶逆变器的控制精度,设计了基于蚁群优化PID的船舶逆变器控制方法,首先对当前船舶逆变器控制的研究现状进行分析,找出当前控制方法存在的缺陷,然后建立船舶逆变器的PID控制器数学模型,并采用蚁群算法对PID控制器的参数进行在线整定和优化,最后采用仿真测试对蚁群优化PID的船舶逆变器控制方法进行验证性分析,本文方法获得十分理想的船舶逆变器控制结果,尤其在受到外界干扰时,其船舶逆变器控制优越性更加明显。     

集成一体化舵机技术研究综述

集成一体化舵机技术对提高潜艇的操纵性和隐身性具有重要意义。在介绍集成一体化舵机的技术路线及工作原理的基础上,重点阐述国内外集成一体化舵机技术的发展历程及研究现状,分析讨论采用机电作动器(EMA)和电液作动器(EHA)发展潜艇用集成一体化舵机的各自技术优势及现实可行性,并指出有待继续重点突破的关键技术。     

基于磁阻网络模型与PID控制的电磁作动器气隙自检测技术

在船舶隔振领域,目前大量使用电涡流传感器的做法增加了浮筏隔振系统失效的风险。在得到广泛应用的主被动混合隔振技术中,电磁作动器可被利用于气隙间距自检测技术以降低系统复杂度并可提升作动力输出稳定性。通过对实际作动器建立非线性磁阻网络模型并优化参数,衔铁与铁芯之间的气隙间距、流过线圈的电流与线圈两端电压的关系可以得到正确的描述。进一步,利用PID技术可避开求解非线性方程组的困难而得到气隙间距的估计值,实现浮筏装置各位置上作动器气隙间距测量的功能。     

基于磁阻网络模型与PID控制的电磁作动器气隙自检测技术

在船舶隔振领域,目前大量使用电涡流传感器的做法增加了浮筏隔振系统失效的风险。在得到广泛应用的主被动混合隔振技术中,电磁作动器可被利用于气隙间距自检测技术以降低系统复杂度并可提升作动力输出稳定性。通过对实际作动器建立非线性磁阻网络模型并优化参数,衔铁与铁芯之间的气隙间距、流过线圈的电流与线圈两端电压的关系可以得到正确的描述。进一步,利用PID技术可避开求解非线性方程组的困难而得到气隙间距的估计值,实现浮筏装置各位置上作动器气隙间距测量的功能。     

新型模糊PID控制在UUV操纵上的研究

水下航行器的操纵控制是较难控制的系统,其非线性强,惯性大,模型不确定.传统PID控制已经不能适应这种复杂对象的控制.模糊控制引入了人的思维及专家的经验,能够很好的弥补PID控制的不足.本文研究的Fuzzy PI＋ Fuzzy ID型控制器结合了PID控制与模糊控制的优点,它根据误差的变化实时调整PID的参数,以达到良好的控制效果.仿真试验表明,Fuzzy PI ＋Fuzzy ID型控制器反应速度快,超调量小,过渡时间短,鲁棒性好,可以适用于水下航行器的操纵控制.     

水下潜器姿态角的分数阶PID控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶PID控制器和常规PID控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶PID控制器的控制效果明显优于常规PID控制器,且分数阶PID控制器具有更强的鲁棒性。