船用燃气轮机进口导叶自适应逆控制系统的设计与仿真

船用燃气轮机进口导叶(IGV)系统在机组甩负荷时,需要快速关闭以防止燃机超速。基于此控制需求以及被控对象的特性,采用基于先验知识的自适应逆控制(AIC),设计IGV控制系统以实现对其动态响应的控制。基于Simscape Fluids以及Multibody仿真环境,分别建立IGV电液驱动系统和机械执行机构的物理仿真模型;将模型导出至Lab VIEW,并利用Lab VIEW数字滤波器设计工具包,设计了自适应逆控制系统,并进行了仿真试验及结果分析。结果表明,所设计的自适应逆控制系统能满足控制需求。     

自适应逆控方法的无人艇航向控制

无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)的复杂性、非线性和多变量等特征使得其控制问题一直是难点和热点.支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)作为模型控制问题的一种新方法,能避免过学习、陷入局部极小点,获得全局最优解,有很大的发展前景.将SVR引入USV的航向控制,提出自适应SVR逆控制方法,以输入输出反馈线性化理论为基础,进行逆动态模型和逆误差补偿项的离线辨识,并将辨识的逆模型作为控制器,构造出直接自适应逆控制系统模型.最后通过仿真实验表明该控制方案具有良好的动态响应性能和控制效果.     

一种新型波浪补偿系统研究

以波浪补偿反馈控制系统作为研究对象,分析了波浪速度补偿原理、正常吊放和波浪补偿测速度液压系统的工作原理,给出了恒张力的计算方法.推导了闭环系统的开环传递函数,采用了伪微分控制算法,计算了伪微分控制器的各个参数.最后,通过仿真表明,伪微分控制具有良好的动态响应,满足波浪补偿反馈控制系统要求,在其他控制领域也具有广阔的应用前景.     

基于X-LMS自适应逆控制理论的船舶自动舵研究

本文分析了自适应逆控制理论和X—滤波LMS自适应逆控制算法，并针对船舶自动舵特点，用修正传递函数的方式来稳定船舶操纵模型，使用LMS算法对船舶进行模型参数辩识和控制器的设计。仿真结果表明，与PID控制相比，X—滤波LMS自适应逆控制算法具有动态响应快，抗扰动性好等特点。     

互补对LMS自适应算法在噪声消除中的应用实现

在接收超低频信号时,由于受到天线辐射效率和海水衰减的限制,噪声的存在是对有用信号最大的干扰.传统的算法可靠性受限,可以采用自适应算法来实现噪声消除.一般LMS算法收敛速度快但稳态误差大,通过搭建自适应滤波模型,对其改进算法即互补对LMS算法进行仿真.结果表明,这种自适应算法滤波后稳态误差较小,对噪声的消除具有良好的效果.     

液化天然气船汽轮机推进系统建模与仿真

建立合理准确的液化天然气(LNG)船汽轮机推进系统数学模型与实时仿真,是研制LNG特种船轮机仿真系统的核心和关键.采用模块化建模方法和集中参数处理技术,以上海沪东中华造船厂建造的LNG船汽轮机推进系统为仿真对象,建立了LNG船汽轮机推进系统的实时仿真模块化数学模型;并进行了实时仿真试验.仿真结果与设计数据和部分试航数据进行了比较,结果表明模型具有较好的稳态精度和动态响应特性与实时性,适合于LNG特种船推进系统的实时仿真要求.目前此模型已成功应用于LNG特种船轮机仿真系统.     

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.     

用神经网络控制器对小型帆船的航向控制

本文描述了一个简单的基于神经网络的小型帆船自适应舵的控制方案.该方案采用了两个简单的双层神经网络:一个使用在线的BP算法来学习未知的帆船动态;另一个则利用前一个所学到的知识来调整它的连接权系数和偏差权系数以产生控制信号.仿真结果表明,与仔细调整过的PID控制器相比较,神经网络控制器在航向保持上与PID近乎相同,但却具有好得多的鲁棒特性.     

异步电动机参数辨识仿真研究

将卡尔曼滤波算法与PID控制算法相结合,将该方法应用到异步电动机的参数辨识过程中,卡尔曼滤波算法可以消除控制系统中的干扰和噪声,改善了控制系统的动态特性,保证被控对象的性能,通过仿真可以看出,该方法可以有效的对被控对象进行参数辨识,具有较强的鲁棒性。     

SVM复合控制算法在机炉协调控制系统中的应用研究(英文)

针对船舶主动力装置中机炉协调系统中存在的多变量强耦合、非线性及大延迟等特点,提出了基于SVM逆辨识的复合控制策略,并应用于协调控制系统的仿真研究.该方法将直接逆模控制与模糊控制结合,既利用了支持向量机逆控制设计简单,稳态精度高的优点,同时结合模糊控制响应快速,抗干扰能力强,鲁棒性好的优势,使得支持向量机模型即使没有经过足够充分的训练,也能保证控制器从一个快速和稳定的初始状态开始控制.仿真结果表明,该SVM复合控制算法在控制品质上有很大的提高.在动态响应速度、静态稳定性、抑制大超调以及鲁棒性等方面都表现出了极好的性能.     

变质量俯仰系统分区间PID位置跟踪控制方法研究

变质量俯仰系统随载荷质量和俯仰角位移的变化,其俯仰体质心位置随之变化,进而其驱动转矩等因素也随之变化.为设计变质量俯仰系统的自适应控制策略,提出了俯仰机构驱动电机的分区间PID控制方法.以位置随动精度和随动时间为目标,设计了位置环三区间PID控制方法.基于ADAMS与Simulink联合仿真技术,建立了变质量俯仰系统虚拟样机模型.通过仿真与物理样机试验,对比分析经典PID和分区间PID控制算法的位置控制准确性和快速性.研究结果表明,分区间PID控制算法在规定响应时间范围内,误差精度不超过0.5°,能有效提高变质量俯仰系统的控制精度.     

基于自适应性粒子滤波器的目标追踪

基于蒙特卡洛模拟的粒子滤波算法被广泛地应用于目标追踪领域。传统的粒子滤波算法在其追踪过程中所使用的粒子数通常是固定不变的，而在实际应用中，这会使算法缺乏高效性。针对这个问题，提出了一种自适应性粒子滤波器，它可以根据实际调整算法运行过程中使用的粒子数目，以使算法在保持对目标进行有效追踪的同时节省计算资源。仿真结果显示了算法的高效性。     

A nonlinear model reference adaptive inverse control algorithm with pre-compensator

In this paper, the reduced-order modeling （ROM） technology and its corresponding linear theory are expanded from the linear dynamic system to the nonlinear one, and H∞ control theory is employed in the frequency domain to design some nonlinear system＇ s pre-compensator in some special way. The adaptive model inverse control （AMIC）theory coping with nonlinear system is improved as well. Such is the model reference adaptive inverse control with pre-compensator （PCMRAIC）. The aim of that algorithm is to construct a strategy of control as a whole. As a practical example of the application, the nunlerical simulation has been given on matlab software packages. The numerical result is given. The proposed strategy realizes the linearization control of nonlinear dynamic system. And it carries out a good performance to deal with the nonlinear system.     

Global robust and adaptive output feedback dynamic positioning of surface ships

A constructive method was presented to design a global robust and adaptive output feedback controller for dynamic positioning of surface ships under environmental disturbances induced by waves, wind, and ocean currents. The ship’s parameters were not required to be known. An adaptive observer was first designed to estimate the ship’s velocities and parameters. The ship position measurements were also passed through the adaptive observer to reduce high frequency measurement noise from entering the control system. Using these estimate signals, the control was then designed based on Lyapunov’s direct method to force the ship’s position and orientation to globally asymptotically converge to desired values. Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed control system. In conclusion, the paper presented a new method to design an effective control system for dynamic positioning of surface ships.     

可调动力吸振器降噪设计方法研究

可调动力吸振器的出现拓展了动力吸振器的应用范围,然而将其应用于降噪声学设计,目前研究得并不充分,这主要是由于声学实验和声学数值仿真的代价与难度所致。本文采用声学边界元法与结构动力优化方法,研究了四边简支板在不同设计准则下采用可调动力吸振器进行降噪声学设计的效果,为可调谐动力吸振器的降噪应用提供指导。数值计算结果表明,将调谐、解调作为声学设计策略各有优缺点。调谐策略的优点是能将动力吸振器作用区域附近的振动降为最低,但并不能保证噪声指标减少最多。解调策略的优点是能将全局声学指标降到最低,但在实际应用中噪声信号的采集和反馈控制代价过高。本文建议采用振动水平极小化策略来代替解调和调谐策略进行声学优化设计。数值计算结果与文献实验结果的对比验证了本文策略的有效性。同时本文研究了动力吸振器参数对主振系统整体和局部模态的影响。     

基于重复控制和瞬时值控制的数字化逆变电源的研究

本文采用TI公司的定点DSP-TMS320F240作为主控制器。对三相50Hz逆变电源采用了瞬时值反馈控制与重复控制相结合的控制方法,利用瞬时值反馈控制抑制基波扰动,提高系统的动态响应过程;利用重复控制抑制非线性负载下的电压波形畸变,提高了系统的静态性能,使逆变电源输出电压波形质量提高。     

导管架式海洋平台自适应预测逆控制研究

文章提出了一种新的基于动态刚度阵法的导管架式海洋平台模糊神经网络自适应预测逆控制模型。该模型是通过安放在海洋平台桩腿上的压力传感器实时采集海洋平台所受波浪力,然后应用动态刚度阵法快速而准确地计算出平台顶部的响应,再将此响应作为模糊神经网络预测逆控制器的输入信号,预测出下一时刻平台顶部的控制力来对海洋平台振动响应进行控制;同时,通过反馈的自适应预测逆控制器来减小扰动和前馈控制的误差。为了验证该模型的抗干扰能力,文中还对有随机风载荷扰动情况下的导管架式海洋平台主动控制进行了研究。最后的数值算例结果表明,文中所提出的导管架式海洋平台主动控制模型具有较强的抗干扰能力,能很好地解决控制系统中存在的时滞问题,可有效地控制导管架式海洋平台的振动响应。     

动态载荷识别的自适应延迟逆模型方法

为减小载荷识别问题对原系统先验知识的依赖,采用系统的自适应延迟逆模型识别时域载荷。采用自适应算法辨识延迟逆模型,代替了一般识别方法中的系统特性矩阵求逆过程,避免了病态问题。随后将工作状态下的响应作为逆模型的输入,则其输出就是时域载荷的延迟估计。通过对两端简支梁结构进行载荷识别的仿真研究,以及对双层隔振试验台架的试验研究,识别了稳态激励和瞬态激励,验证了该方法的有效性。该方法不需要了解系统的数学模型及参数,因此能够应用于工程实践中。     

无模型自适应控制算法在ROV定深控制中的仿真

将无模型自适应控制方法应用于ROV(Remote Operated Vehicle)定深控制当中。该控制方案的设计仅利用ROV的垂向推力输入数据和深度输出数据，用动态线性化时变模型替代ROV非线性系统模型，算法中不包含ROV模型及水动力参数信息。因此，解决了ROV因系统复杂，水动力参数难以确定所导致的控制器设计复杂度高，控制效果不理想的问题。为了便于仿真，本文建立含有补偿参数的ROV简化模型，模型仅用于产生系统的I/O数据，不参与控制器的设计。仿真结果表明，在ROV定深控制当中，无模型自适应控制(Model-free adaptive control，MFAC)比PID控制具有更强的抗扰能力。此外，在欠阻尼ROV系统中，基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(partial form dynamic linearization based Model-free adaptive control，PFDL-MFAC)方案相比于基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制(compact form dynamic linearization based Model-free adaptive control，CFDL-MFAC)方案具有更好的控制效果。