船舶操纵自适应控制系统研究

本文研究了系统辨识和自校正控制器的算法及其在自适应操舵系统中的应用,提出了一种改进的扩展最小二乘在线算法。仿真试验表明该系统辨识算法具有收效快、稳定性好、计算量小等特点。本文提出的一种新型自校正控制器算法,其理论推导和仿真结果表明,该算法兼有最小方差和极点配置控制器的优点,适用于任何稳定、非稳定、最小相位、非最小相位被控系统;与一般最小方差、极点配置等算法相比具有跟踪精度高、稳态方差小、适用范围广等优点;且运算量小、设计灵活。作者利用IBM—PC为控制主机,配合专门研制的接口电路组成操舵控制机。根据软件的不同功能分别采用高级语言和汇编语言编程,然后连接运行,既满足了控制的实时性要求,又提供了强有力的人机对话功能。仿真试验表明,与PID自动舵相比,应用本文提出的在线辨识和自适应控制算法的自适应操舵系统能减少偏航、转舵角所引起的附加阻力,并能相应提高航速。     

一种自适应自动操舵系统

本文用自适应控制理论设计了一种自适应自动操舵系统。由计算机仿真、实物联调和实船试验及使用结果表明,这种操舵系统具有良好的操纵性能。     

斯佩里操舵系统和海协规则

本文介绍了海协规则、斯佩里公司的操舵系统,自适应操舵仪的工作原理、性能和特点、以及舵机如何满足自适应操舵仪的要求。本文还介绍了斯佩里等公司准备研制模拟比例操舵系统、即转舵速度与转舵角距离成比例,以便更有效地节省燃料。文章最后预言,八十年代是舵机操舵系统发展的重要十年;更严格的舵机规则将要问世。     

潜艇泵控液压缸操舵伺服系统动态分析与仿真

本文对潜艇操舵伺服系统和各主要组成单元首次建立了数学模型，并运用控制理论和计算机Ｃ语言编程仿真对系统进行频率响应、瞬态响应及动态精度分析。界定本操舵伺服系统稳定的条件，同时确定了系统的误差和各项动态性能指标，并研究动压阻尼校正手段及其参数对系统的影响，为潜艇液压操舵系统的设计，试验和使用打下良好的理论基础。     

船舶自动舵系统中滑膜控制器的PID优化设计

操舵系统在舰船动力系统中占据重要地位,能够确保舰船航行的有效性,与舰船行驶需求相适应。其中,舵能够对舰船方向功能加以把握,若要转舵亦或是对障碍物躲避,就需要操舵。其中,手动操舵系统使用最为常见,主要是利用手动操舵开关对电磁阀开闭进行直接控制,以达到操舵的目标。本文研究了自动舵系统的PID控制优化措施,通过提高操舵的精准度,将PID技术应用于船舶自动舵系统的滑膜控制器中,能够显著提升自动舵系统的综合性能。     

一种新研制的自适应自动操舵装置

一、前言近年来,用微机控制的第三代数字式自动操舵装置已开始较多地装在船上,大有逐步取代第二代模拟式PID自动操舵装置之势。由于微机和近代控制理论的应用,使自动操舵装置不局限于常规的PID控制,而能更高级地根据设定的性能指标进行最优控制及自适应控制,因此具有第二代自动操舵装置难于做到的操船性能     

恶劣海况下船舶航向控制仿真及应用研究

船舶在海面航行时,会受到风浪的干扰.此时,船舶航向控制困难,操舵频繁.采用Kalman滤波和模糊自整定PID控制,并基于线性化船舶运动方程的线性时,不变连续时间系统的设计方法得到的船舶操纵控制器,具有抗干扰能力强、鲁棒性好的特点,有效地解决了船舶在风浪干扰条件下的船舶航向控制时的操舵频繁与无效操舵问题.     

柴油机自适应调速调温研究

本文研究了自适应控制理论在柴油机,特别是船用高速柴油机实时控制中的应用。讨论了一种实用的伪随机码动态系统最优辨识方法,并对6135型柴油发电机组的转速系统和冷却水温度系统的动态过程建立了数学模型,进行了计算机仿真。研究了改进的自校正调节器控制算法,并用此方法对该柴油机进行了大量的实机测速、调温试验。结果表明,采用本文讨论的动态最优辨识方法所建立的系统数学模型较好地符合实机过程;改进的自校正调节器算法在大范围变工况和大幅度扰动情况下比PID调节器具有较强的自适应跟踪能力,而且比普通的自校正调节器算法具有计算简单、响应速度快等优点,实现了柴油机主要参数的优化控制。     

船舶操舵系统的鲁棒自适应控制

本文主要研究自适应控制在工程实现中的鲁棒性问题。对模型参考自适应控制提出了可变式参考模型方法，对自校正控制则分别采用可变式性能指标与自适应人工神经元预测模型方式，从而增强了自适应律在对象时变、非线性等引起模型失配情况下的鲁棒性，也大 大扩大了自适应控制的应用范围。最后，就自适应控制在船舶操纵中的应用，分别以实船试验与仿真结果对上述结论进行了验证。     

船舶自适应操舵仪新算法的研究

该文根据传统ＰＩＤ自动操舵仪的不足，提出二种应用辨识与自适应滤波技术、采用一步最优控制律、实现最优操舵的自适应操舵新算法。该算法立足于获取较精确的船舶航向运动数学模型，因此，可望取得较好的控制鲁棒性。     

船舶噪声分析与抑制技术研究

现代船舶动力系统不断增加,其操舵系统的液压冲击及液体流量也随着增大,造成了船舶在操舵控制中的噪声较大,严重影响了整个船舶的动力及操控性能,需要通过有效手段对噪声进行过滤控制。现代的操舵系统的液压噪声一般通过蓄能器对液压液体进行流量控制减少噪声。本文建立基于操舵系统的液压系统流量控制模型,分析噪声产生机理,在此基础上给出基于储能器的噪声抑制方法,最后进行仿真建模,给出分析结果。     

基于线性自抗扰控制的AUV深度控制研究

自主式水下航行器具有非线性、时变性、耦合性强且易受干扰等特点,为进一步提高AUV的深度控制效果,建立六自由度空间运动模型和执行机构响应模型,将线性自抗扰控制方法引入航行器深度控制,使用基于正切Sigmoid函数的跟踪微分器优化了线性自抗扰控制方法。将上述方法应用于深度控制实验中,并从控制精度和操舵能耗两方面评价其控制效果。仿真结果表明,在无干扰条件下,与S面控制方法相比,改进后的线性自抗扰方法在具有较高控制精度的同时平均操舵能耗指标下降了55.9%,且在内外扰动作用下保持了较高的控制精度和较少的操舵能耗,体现了较好的鲁棒性和节能特性。     

旋转驱动型自动舵系统研究

国内仍有许多中小船舶采用带全液压转向器的舵机,无法安装采用电磁阀控制的新型自动舵系统。本文设计一种旋转驱动型自动舵系统,用于全液压转向舵机的自动化改造。系统通过舵轮驱动器实现手动-自动操舵转换,在手动模式下,舵轮直接带动全液压转向器实现操舵;在自动模式下,由无刷电机带动全液压转向器实现操舵。系统采用CAN总线用于舵角信号和控制信号传输。仿真结果表明,所设计系统性能可靠、控制稳定,可以用于老旧船舶的自动舵改造,有效降低操舵强度,提高航迹精度,减少船舶燃油消耗。     

船舶航向模糊自整定操舵控制器的研究

船舶航向操舵控制是个典型的非线性系统,而工程上经常使用的常规PID(Proportional Integral Differential)控制器则为线性控制,至于模糊控制虽为非线性控制,但稳态精度不高。将常规PID控制与模糊控制相结合,基于Norrbin非线性系统模型和模糊自整定PID控制器的设计步骤,提出一种新的船舶航向控制算法,即船舶航向模糊自整定操舵控制器,并针对5 446标准箱的集装箱船舶,用Matlab进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制算法可以使船舶航向控制从动态和稳态上都具有较好的精度,跟踪响应迅速,超调量小。     

变吃水船舶动力定位控制策略

针对船舶动力定位变吃水的问题,利用自适应PID能够实时进行参数校正的特点,设计一种自校正PID控制器。利用船舶模型试验相关数据建立被控对象的数学模型。引入改进的最小二乘估计算法进行系统辨识,并通过极点配置法计算控制器参数;最后针对具体船型进行仿真和分析。仿真结果显示,当船舶数学模型发生改变时,自校正PID控制系统能够实时估计模型的参数并进行调整,使系统保持稳定。     

减摇鳍自适应控制

本文提出了限幅条件下的广义自校正调节器的新算法,作为减摇鳍的自适应控制方案,并建立了横摇扰动数学模型以及减摇鳍系统的CARMA模型。对不同的控制方案,在三种海情下进行了数字仿真比较,结果表明:本文的控制方案有较好的减摇效果。 以单片机为基本控制部件,结合某船的横摇模拟台进行了联机运行。文中叙述了减摇鳍自适应控制器设计中应考虑的几个实际问题,并给出了两种海情下联机运行的结果.     

DDG51级驱逐舰操舵系统设计特性

为美国海军ＤＤＧ５１“宙斯盾”导弹驱逐舰研制的操舵系统，采用数字自适应自动舵和计算机辅助手控操舵。该系统性能稳定，易于安装。通过航空机与控制器的组合，提高可靠性并扩大了内部检测能力，首次被应用于“阿利·伯克”舰（ＤＤＧ５１级）上。     

基于仿真的操舵系统故障风险分析方法

操舵系统的故障风险分析需求迫切,但传统基于经验的安全性分析技术在历史故障数据匮乏的情况下作用有限。为此,提出一种基于仿真的操舵系统故障风险分析方法。基于AMESim建立操舵系统的虚拟样机,并对其进行校核与验证以确保其可信性。进行典型故障模式的植入与仿真实验以获取故障仿真数据,并与Simulink进行运行场景的动力学联合仿真,根据仿真结果体现的安全风险对故障模式进行分类。以某型潜航器操舵系统为案例验证了所提出方法的有效性,该方法可为操舵系统及其他大型复杂机电液控制系统的故障风险分析提供参考。     

基于仿真的操舵系统故障风险分析方法

操舵系统的故障风险分析需求迫切,但传统基于经验的安全性分析技术在历史故障数据匮乏的情况下作用有限。为此,提出一种基于仿真的操舵系统故障风险分析方法。基于AMESim建立操舵系统的虚拟样机,并对其进行校核与验证以确保其可信性。进行典型故障模式的植入与仿真实验以获取故障仿真数据,并与Simulink进行运行场景的动力学联合仿真,根据仿真结果体现的安全风险对故障模式进行分类。以某型潜航器操舵系统为案例验证了所提出方法的有效性,该方法可为操舵系统及其他大型复杂机电液控制系统的故障风险分析提供参考。     

低舵速操舵控制技术研究

潜艇的减振降噪一直是潜操技术发展的难点问题,本文在分析舵机系统的基础上,研究低舵速操舵控制的减振降噪效果,并通过数字仿真,验证了此种操舵方式的可行性和有效性.