PID控制器在船舶减摇水舱控制器设计与优化的应用

减摇水舱控制系统中的摇摆台控制一般采用PID控制系统,借助PID控制系统的算法优势,传输摇摆角度信号,有效控制减摇。PID系统采用免疫遗传算法,该算法能够建立起数学模型,推理运算出目标函数值,向电液伺服阀输出动作指令,控制船舶横摇。本文分析了PID控制器在船舶减摇水舱控制器设计中的应用,提出优化PID控制器的设计方法,经过仿真实验证实,改进优化的变参数PID控制器能够有效控制船舶横摇角、鳍角速率,提高减摇效率。     

基于PLC技术的船舶摇摆平台模型程序设计

针对某船舶摇摆平台所实现的功能要求,对平台摇摆模型进行可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller,PLC)程序设计。对平台摇摆控制原理及系统进行分析,基于实际海况推导船舶横摇数学模型,运用PLC模块化编程思想设计平台摇摆模型程序。试验结果表明,改进设计后的平台仿真效果明显,能实现实际海况下的船舶摇摆仿真运动。     

船舶摇摆试验台仿真系统的动画生成

本文通过图形交换文件(DXF)将Pro／Engineer的3D实体模型读入船舶摇摆试验台仿真系统中，利用OpenGL技术提取实体信息，重绘实体，并对生成三维线框模型进行渲染。最后依据船舶一减摇水舱系统的运动学数学模型实现了动画生成，仿真效果良好。     

基于IGA-PID的减摇水舱摇摆台控制仿真研究

减摇水舱设计完成后要安装在摇摆台上,通过摇摆台精确模拟在特定海况下船舶横摇运动从而对水舱性能进行检测,摇摆台动力装置为电液伺服系统,在模拟不同船型时,配重改变及系统本身零漂,零偏等干扰因素变化使得对其执行机构传统的PD控制参数整定难、适应性差从而模拟精度降低.文章对摇摆台进行数学建模及仿真模型搭建,设计了IGA-PID控制器,采用免疫遗传算法的PID控制,通过抗体间的促进与抑制反应,不依赖控制对象实现系统的自适应,从而对PID控制参数进行整定得到全局最优解.仿真结果表明,该控制算法的应用具有更好的控制效果和鲁棒性,满足水舱测试精度要求.     

基于极点配置的减摇水舱试验台架控制系统的研究

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，准确模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键，试验台架系统用电液力矩伺服控制系统来模拟海浪力矩。本文研究了极点配置控制方法在电液力矩伺服系统上的应用并进行仿真，仿真结果符合要求。     

模糊PID控制器在船舶试验台横摇位置系统中的应用

减摇水舱是一种减小船舶横摇的重要装置,建立船舶试验台是对其进行研究的主要手段.文章针对两自由度船舶试验台横摇位置系统建模中忽略的参数不确定及非线性环节等因素,设计了一种基于模糊逻辑的PID控制器.该控制器能够实现PID控制参数的实时调节,实验研究表明其在实际系统中具有优于常规PID控制器的性能.     

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。     

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MATLAB、C++、Vega的减摇鳍控制系统的视觉仿真

针对船舶减鳍系统,运用PID控制理论设计了控制器,利用MATLAB模拟了随机海浪和鳍相互作用对船舶的影响,将C 作为中间环节,实现了MATLAB与Vega之间的数据传输,从而实现了减摇仿真的视觉效果。经仿真试验表明,该仿真系统的结果是令人满意的。     

并联六自由度机构在舰船装备动态环境模拟中的应用

船舶在海上航行的运动状态具有很多不确定性,会发生俯仰、偏转和横向摆动等多种运动,这种动态环境对船载机械设备的正常运行有许多不利影响。多自由度摇摆平台结合伺服液压系统和机械传动系统,在平台稳定性和动态性能上表现突出。本文利用并联六自由度机构,设计一种模拟舰船动态环境的摇摆平台,该平台可实现纵摇、横摇和上下升沉复合摇摆状态控制。     

船舶自动舵控制系统设计与比较

文中建立船舶操纵控制系统数学模型,设计了传统PID控制和基于频域法的超前控制这两种船舶自动舵控制系统,通过MATLAB/Simulink仿真平台,对设计的控制系统进行仿真研究。仿真结果表明：新设计的频域控制器控制特性明显优于传统PID控制结构,具有良好的操纵性能,能够为航渡任务的安全与顺利完成提供有力保障。     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

气垫船垫升推进系统控制仿真

以某型气垫船的动力系统为对象,建立了垫升推进系统的数学模型及船体的运动学模型,并以SIMULINK为平台对该系统进行了仿真建模[1],在此基础上,通过对系统动态特性的分析,对该系统进行了简单PID控制器和串级PID控制器的设计,并分别对两类控制系统进行了动态仿真和比较分析.仿真结果表明,串级PID控制系统较简单PID控制系统具有更为优越的动态性能,能较好地保证气垫船的垫态稳定性,以满足工程要求.     

基于模糊理论的船舶航向控制器

结合船舶操纵特点,将模糊逻辑引入到船舶航向控制器的设计中,设计了一种基于模糊理论的船舶航向控制器。运用计算机仿真手段,将所设计的模糊控制器和传统PID控制器进行对比,仿真表明船舶航向模糊控制器的动态性能优于传统的PID控制。     

OceanInfo平台中舰船操纵运动控制研究

针对 OceanInfo平台中的舰船运动控制,研究舰船在航向保持中的混沌运动及其控制问题。基于 PID控制方法的简单性和有效性,应用 PID控制进行平台中的舰船混沌运动的有效控制和航向保持,对其控制参数难以确定的问题,提出改进的动态混沌粒子群优化（PSO）算法进行控制器参数整定并进行仿真实验。实验结果表明：本文提出的改进优化算法能够实现 PID参数的优化整定,其结果能够更为有效地进行舰船航向保持及混沌运动控制,且方法简单、容易编程实现。     

减摇水舱试验台架系统无模型自适应控制

结合无模型控制的优点,首次将无模型控制理论应用到船舶减摇控制系统中.减摇水舱试验台架电液力矩伺服系统所采取的控制策略是设计减摇水舱试验台架的关键,针对模型控制策略对非线性系统的控制在应用中表现出的不足和局限性,采用无模型控制律对电液伺服系统控制器进行了设计和仿真研究.仿真结果表明:无模型控制器表现出优良的控制品质,跟踪性能良好,具有结构适应性,系统符合设计要求.     

双体船尾压浪板伺服系统重复控制研究

为了解决WPC（穿浪双体船）尾压浪板的高精度位置控制问题,将重复控制应用在伺服系统中充当控制器,通过设计的重复控制PID控制器,使得WPC尾压浪板位置伺服系统具有高精度及鲁棒性好的特点,且具有较好的动态性能和稳态性能。针对PMSM（三相永磁同步电机）做了重复控制PID系统的仿真分析,并与常规PID控制作比较。仿真结果表明,重复控制PID控制可有效提高位置伺服系统精度,且使系统具有更强的鲁棒性,在动态和稳态性能方面都表现出较大优势。     

船舶可调桨螺距模糊PID控制器设计

针对柴油机驱动的船舶可调桨推进系统,从运动学和动力学角度建立与其适应的船桨系统、柴油机系统、调速控制系统和螺距控制系统的运动模型.同时运用模糊控制和PID控制理论,在Matlab仿真平台上设计可调桨螺距的模糊PID控制器,调试运行使之与可调桨动力性能相匹配,得到相应螺距偏差、偏差变化率和螺距控制输出量隶属度数据.通过仿真过程离线计算得到模糊控制器输出控制量查询表,从而设计完成可调桨螺距的模糊PID控制器.针对可调桨螺距控制,给定车钟指令信号和脉冲干扰信号.仿真实验结果证明,模糊PID控制器能有效避免可调桨控制跳动问题,且其控制速度、精度和灵敏度较传统PID控制器具有显著优势.     

永磁直线同步电机位置伺服系统的模糊PID控制

在分析建立永磁直线同步电机(PMLSM)的d-q轴动态数学模型的基础之上,提出了采用三环控制结构的永磁直线同步电机位置伺服系统,该伺服系统采用模糊PID控制方法.重点针对位置环的模糊PID控制器进行了分析设计,并利用MATLAB/Simulink进行了系统仿真.通过与传统PID控制器的仿真比较表明,所设计的模糊PID控制器能够显著提高位置伺服系统的动态响应性能.