船舶航向非线性系统的输出反馈鲁棒控制

考虑船舶航向控制系统模型中存在非线性, 假设模型参数和外界干扰有界的情况下, 首先利用Lyapunov稳定性理论, 提出了一种状态反馈鲁棒控制新算法的自动舵设计, 进而考虑到实际船舶上, 在进行航向控制时, 并不是所有船舶运动状态都是可测的, 仅有航向是可测的, 采用一种高增益状态观测器对状态进行重构, 提出了输出反馈鲁棒控制自动舵设计。以大连海事大学远洋实习船“育龙轮”为例, 进行了输出反馈鲁棒控制自动舵设计, 并利用Matlab工具箱进行了仿真研究, 结果证明该算法是十分有效的     

船舶航向非线性系统的动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种航向控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单,所设计的控制器能够保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹。数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性。     

船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法

应用不对称信息理论和鲁棒控制算法简化非线性逆推算法, 针对非线性船舶航向保持系统, 设计了其Backstepping逆推控制器, 由非线性函数项和常规线性控制器组成, 将简化的Back-stepping法与闭环增益成形算法相结合, 设计其非线性鲁棒控制器。通过非线性鲁棒控制器的控制能够使船舶无超调、无静差地跟踪设定航向, 调节时间为600 s, 符合船舶航行的实际情况, 控制效果良好; 当系统增加干扰后, 系统的控制输出除了因干扰产生的抖动外, 其跟踪性能仍然较好, 航向输出无静差, 说明控制器具有一定的鲁棒性; 是否全部对消非线性项, 对其控制效果相差不大, 说明当模型发生参数摄动时, 系统的控制性能仍能保证。     

船舶航向非线性系统的模糊神经网络智能控制器设计

船舶航向控制系统具有典型的非线性和不确定性特性,并受自动舵执行能力的约束,这使得作为船舶智能化基础的航向控制极具挑战性。首先分析了船舶航向运动特性,给出带有舵约束的航向运动非线性数学模型;然后以模糊神经网络为控制器结构,在噪声加入和参考轨迹设置算法的支持下使用遗传算法对控制器参数进行自动搜索和优化,设计一种船舶航向智能控制器;最后对航向控制进行仿真。结果表明,所设计的航向智能控制器对船舶参数摄动和扰动具有良好的鲁棒性能。     

船舶进出港低速航向保持

为了在船舶进出港时, 船舶处于浅水域并以低速航行, 在风、浪等强扰动作用下, 增强航向控制性能, 减小能源损耗, 选择三阶Nomoto模型, 将航速和水深变化反映到模型参数的变化上, 基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器, 建立基于风、浪干扰的非线性船舶运动数学模型, 并用S函数来实现。用PID控制器对非线性船舶运动数学模型进行控制, 在Simulink环境中对各种水深、船速及海况进行航向控制仿真。从仿真曲线可看出其航向跟踪效果良好, 静差为0, 且施舵合理, 所设计的控制器对非线性船舶运动数学模型具有良好的控制性能。     

基于PID的船舶航向控制

文章根据实船参数设计出PID自动舵,并在此基础上对控制器进行了模糊控制优化,在simulink环境下进行了仿真检验,最后对仿真结果进行了比较。结果表明,PID船舶航向控制器具有更强控制性和稳定性。     

基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制

针对诺宾(Norbin)非线性船舶模型, 基于反馈线性化方法和由径向基函数(RBF)神经网络构建的模糊系统的逼近能力, 提出了基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制算法。运用泰勒级数展开的线性化技术, 使模糊系统的所有参数均可实时调节, 引入了鲁棒控制消除模糊逼近系统带来的误差, 在李雅普诺夫稳定性理论的基础上导出了自适应控制率。该算法可以确保闭环系统渐近稳定, 使系统的模型跟踪误差为0, 优于传统的PID控制策略, 具有良好的自适应能力。     

船舶航向自适应舵的一种设计方法

根据ＰＩＤ自动舵和自适应操舵仪的控制优点，提出了船舶航向自适应舵的一种设计方法。给出了系统的结构，自适应ＰＩＤ操舵律的算法及船舶航向控制、舵令与舵角的编制方法。     

基于自适应动态面的航向跟踪控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单。所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整。以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。     

不完全驱动船舶非线性控制

介绍了不完全驱动系统及其意义, 建立了船舶港内自动靠离泊模型和海上航运控制模型。以船舶在大洋航行或长距离转向点间航行中经常发生的直线轨迹跟踪为例, 运用输入-输出线性化设计方法, 给出了一个具有渐近跟踪能力的控制律。将该控制律应用于一个实例, 并用Matlab语言进行了计算机仿真, 结果表明该控制器可以解决船舶的不完全控制问题。     

Control Lyapunov Stabilization of Nonlinear Systems with Structural Uncertainty

This paper deals with global stabilization problem for the nonlinear systems with structural uncertainty.Based on control Lyapunov function, a sufficient and necessary condition for the globally and asymptotically stabilizing the equailibrium of the closed system is given. Moreovery, an almost smooth state feedback control law is constructed. The simulation shows the effectiveness of the method.     

A Direct Compensative Robust Optimal Control （DCROC） Law for Ship Straight-line Track-keeping

A linear quadratic optimal direct track-keeping control law was proposed based on first-order Nomoto nominal model. Furthermore, based on Lyapunov stabilized theory, considering parametric uncertainty from variations of ship speed and disturbances uncertain from wind, wave and sea current, a direct compensative robust optimal control (DCROC) law was developed. It can guarantee closed-loop system globally and uniformly converge to a remained set. High accuracy and robustness were achieved. By introducing some nonlinear blocks, closed-loop system achieves global and uniform asymptotical stableness. Numerical simulations on a Mariner Class ship are presented to validate the control law.     

基于Lyapunov理论的交流传动系统建模和稳定性分析

为完整分析PWM整流器-逆变器-电机串联交流传动系统的稳定性跟随主要系统参数变化的规律,基于各子系统的开关函数模型,结合空间矢量脉宽调制算法的开关函数在dq坐标系下的等效表达式,建立整个系统的状态空间模型,采用偏微分法进行线性化处理,得到系统的增量方程;基于Lyapunov第一法,采用MATLABMAT语言对系统的稳定性进行分析．仿真结果表明：在传动系统全速度范围内,增大PWM整流器滤波参数和电机定转子电阻有利于增加系统的稳定性,电机定转子电感的变化对系统稳定性的影响呈双极性变化．因此,合理选择系统设计参数,能够使系统保持较大的稳定区域,避免系统振荡现象的发生．     

基于模糊控制理论的船舶动力定位系统的研究

本文建立了船舶定位系统的数学模型,并设计了系统的模糊控制器。通过仿真得出如下结论:基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型设计动力定位船舶控制器响应时间,上升时间短,超调率低,具有一定的抗干扰能力,有较强的鲁棒性,具有良好的控制品质。     

实现混沌系统同步的Lyapunov法

基于Lyapunov稳定定理，以Lorenz系统为例，证明了某些混沌系统的驱动系统与响应系统间的同步可通过将驱动系统未加处理的输出信号引至响应系统，直接控制响应系统的输出．这样，避免了引入复杂的控制系统，为混沌系统间的同步提供了一种方便的途径。     

一类非自治非线性系统的稳定性

运用大系统分解理论的标量Ｖ（Ｌｉａｐｕｎｏｖ）函数方法,对一类非自治非线性系统的稳定性理论进行研究,获得该系统的渐近稳定性的充分条件,并同时得到当系统中非线性项条件减弱时,系统渐进稳定性的一个推论。     

一类随机非线性关联大系统的全局指数稳定性

为研究车辆建模导致的随机误差对自动化公路车辆系统等关联大系统的影响,将确定性箱体理论推广到随机箱体理论,利用M-矩阵理论和随机箱体理论,构造适当的向量Lyapunov函数,通过分析相应随机微分不等式的稳定性,利用随机大系统的系数矩阵以及与大系统关联的Lyapunov矩阵方程的解构造判定矩阵,得到该类大系统全局指数稳定性的充分性判据,即当判定矩阵为M-矩阵时,大系统是全局指数稳定的.仿真结果表明:本文算法收敛速度快,在20 s内系统状态就能达到稳定.     

直驱永磁风电系统PWM变流器的非线性控制研究

为分析直驱永磁风电系统在小扰动下的稳态性能和动态特性,建立了以PWM变流器为控制目标的数学模型,通过对PWM导通情况的调节来实现对直驱永磁风电系统输出的控制,设计了非线性控制策略。Matlab/Simulink 的仿真结果表明该控制策略能增强系统的稳定性控制性能,保证系统在较大的风速变化范围内实现功率地有效调节,并能较好的实现风电系统在小扰动状况下的稳定。     

基于联合仿真的汽车操纵稳定性分析及控制研究

将多体系统动力学与模糊控制理论相结合对汽车稳定性控制(VDC)系统进行了研究.基于ADAMS/CAR建立整车多体动力学模型;研究汽车在不同行驶工况下,行驶稳定性参数的变化;利用Matlab/Simulink模糊控制工具箱建立稳定性模糊控制策略:通过ADAMS与Matlab间的数据接口将控制系统与整车动力学模型结合,对带...