基于分数阶PI~αD~β的船用永磁同步电机控制策略研究

船用永磁同步电机是一种非线性、强耦合、多变量的复杂系统,使用常规的PID对其进行速度控制时难以达到理想的效果。为了改善船用永磁同步电机调速系统的性能,设计了一种新的速度控制器-径向基(RBF)神经网络分数阶PI~αD~β控制器。利用径向基神经网络的自学习和自训练的功能,对控制器的参数进行在线优化,以便使控制器在未知的系统中能够具有快速的适应能力和较好的控制性能。将设计的控制器应用于船用永磁同步电机的速度控制回路中,并在高速度、大负载扰动的条件下对其进行仿真实验。结果表明,使用了RBF神经网络分数阶PI~αD~β控制器的电机控制系统,具有良好的动态响应能力和较强的扰动抑制能力。     

舰船电气自动化控制的稳定性分析

舰船电气自动化控制中受到负载增益的持续性扰动因素影响,导致输出参量存在扰动误差,需要进行稳定性控制设计,提出一种基于混沌小扰动抑制的舰船电气自动化控制稳定性设计方法。构造舰船电气自动化控制的等效电路模型,以系统效率、输出功率增益、电压和供电频率等参量为约束量,进行控制目标函数构建,采用混沌参数调制和扩频处理方法进行舰船电气控制中的小扰动抑制,采用混沌同步控制方法进行舰船电气稳定性控制,并进行了控制器的电路设计。测试结果表明,采用该方法进行舰船电气自动化控制的稳定性较好,输出增益较大,抗扰动能力较强。     

单周控制并联型有源电力滤波器的仿真研究

以单周控制三相四线制有源电力滤波器为研究对象,分析了系统的全局稳定条件和补偿后电流中直流分量的产生机理,利用Matlab对系统带不平衡负载时的动、稳态补偿性能以及稳定性进行了仿真研究。结果表明,当系统参数满足全局稳定条件时,单周控制三相四线制有源电力滤波器具有较好的动态补偿性能,并能抑制三相负载的不平衡。     

基于模糊滑模速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统研究

基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统广泛应用于推进电机的转速调节,但是在推进负载受到外部扰动时,系统的动态响应速度和稳定性仍然不够理想。本文提出一种基于模糊滑模速度调节器的新型船舶推进电机矢量控制系统,并在Matlab/Simulink中建立了模糊滑模速度调节器以及整个矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明,和基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统相比,采用该控制系统的异步电机在电机转速调节时拥有更快的响应速度和更小的超调量,并且对负载的转矩波动具有较强的鲁棒性。     

船舶柴油机转速的线性自抗扰控制

船舶柴油机推进系统包含非线性、时变参数以及柴油机-推进轴系-螺旋桨之间的强耦合作用,难以建立精确的数学模型,且易受到螺旋桨负载扰动的影响,不利于船舶柴油机转速的实时准确控制。针对此问题,将线性自抗扰控制（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）技术应用于船舶柴油机的转速控制系统。首先,基于平均值建模方法建立了某大型低速二冲程船舶柴油机的模型,并分析了转速控制中的不确定因素;然后,针对柴油机的转速控制问题设计了二阶LADRC控制器;最后,以船舶柴油机平均值模型为载体对LADRC的控制性能进行仿真测试,并与经过遗传算法优化的PI控制器进行对比。仿真结果表明,在负载扰动及模型参数改变的情况下LADRC表现出良好的控制性能,并且比PI控制具有更优的扰动抑制能力和鲁棒性。     

基于输入状态线性化的船舶航迹系统鲁棒控制及仿真

本文将Hoo环增益成形鲁棒控制与输入状态精确反馈线性化结合,针对船舶航迹控制系统的非线性数学模型,采用Nomoto船舶模型,给出了一种鲁棒控制器的设计方法。这种算法是对船舶航迹非线性系统进行输入一状态线性化的基础上,然后与闭环增益成形算法相结合而设计出来的控制律。以某船为对象,利用Matlab／Simulink工具箱对新的控制器进行数值仿真,结果表明该控制规律有比较理想的控制效果,在加入扰动后,该控制器能使船舶行驶在预设航迹上,对外界风浪干扰有较强的鲁棒性。     

基于滑模自抗扰的半潜式海洋平台动力定位控制方法研究

针对海洋平台动力定位系统,通过构造连续光滑函数并将其用于扩张状态观测器以及引入非奇异终端滑模控制来代替非线性状态误差反馈控制律,设计了一种滑模自抗扰动力定位控制器。连续光滑函数的设计可避免控制器应用过程中的高频颤振现象,非奇异终端滑模控制的引入是为了提高系统的快速响应性与稳定性。通过仿真实验,改进后的滑模自抗扰动力定位控制系统具有较好的控制品质和响应特性,系统的抗扰能力与鲁棒性得到提升,同时其对扰动的估计能力明显增强,实现了海洋平台定位精度的提高。     

基于反馈线性化的船载自稳平台非奇异滑模控制

船载自稳平台在深海区恶劣环境中易受负载力扰动和传感器噪声干扰,文章基于反馈线性化提出一种非奇异终端滑模控制器,并利用正切sigmoid函数和终端吸引子函数设计跟踪微分器以减少噪声干扰,最后利用MATLAB/Simulink开展S175型集装箱船模型在5级海况下的自稳控制仿真分析.研究发现,提出的控制策略可显著提高液压控制系统的精度和鲁棒性,能有效抑制传感器噪声和负载力扰动对液压位置追踪精度的影响,并且可以无抖振地跟踪船舶运动补偿工况下的复杂控制信号,对研发高精度船载液压自稳平台控制系统提供参考.     

船舶永磁同步电机在线惯量辨识研究

针对船舶永磁同步电机推进系统的转动惯量和负载转矩存在扰动的问题,提出基于梯度校正法与扩展卡尔曼滤波器结合的在线惯量辨识算法,采用梯度校正法对转动惯量进行辨识,利用扩展卡尔曼滤波器观测负载转矩,辨识的惯量值对滤波器的系数矩阵进行修正,同时观测的负载转矩作为梯度校正法的输入参数以及作为电流环的前馈补偿。仿真和实验验证了惯量辨识算法的可行性,以及系统对于负载转矩变化的抗扰动性能。     

船舶伺服排缆Lebus滚筒多电机控制的研究

针对船舶伺服排缆Lebus滚筒多电机协同控制易受负载扰动和电机参数摄动影响的问题,本文提出了基于并行控制、相邻耦合控制、耦合误差同步控制的多电机动态协同控制系统,解决驱动电机动态偏差导致的准确性不足的问题;针对系统较强的非线性及不确定性,采用基于最小相关轴处理方法设计系统消除跟踪误差和同步误差控制器,将每一轴电机的跟踪误差和相邻轴电机的同步误差相结合,减少控制器数量。设计了船舶伺服排缆Lebus滚筒3轴协同控制系统,仿真结果表明,该方法具有较强的鲁棒性、动态快速性和同步精度。     

船舶航向PID型模糊控制器研究

航速变化及由此引起的干扰使得船舶航向控制较为困难。基于常规max-min型Mamdani模糊控制器(fuzzy controller,FC),再增加积分项,将PD型模糊控制器与PI型模糊控制器相并联,构造了一种新的船舶航向PID型模糊控制器。该模糊控制器充分利用了常规PID控制器的设计经验来调节参数。不同航速下的5 446TEU集装箱船及"育龙"号实习船模型仿真结果表明,与常规PID控制器和模糊控制器的效果相比,不但航向设定值跟踪控制性能得到了保证,还具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

一类复合模糊控制器在舰炮随动系统中的应用

舰炮随动系统的快速性,稳定性和控制精度是影响舰炮武器系统作战性能的重要因素。针对舰炮随动系统参数时变性和负载干扰大对其快速性,稳定性和准确性的影响,设计了一种P＋FUZZY-PI复合控制器。建立了该控制器的仿真模型,并以某型舰炮为例,分别采用传统PID控制器和P＋FUZZY-PI复合控制器进行了计算机仿真。通过比较仿真结果,表明该复合控制器调节时间短、控制精度高、鲁棒性强。该类控制器能够在舰炮随动控制中获得良好的控制性能。     

柴油发电机组H_2励磁控制器的研究

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的电压响应特性.为了抑制负荷扰动的影响,提高同步发电机调压系统的动态性能,将H_2控制理论应用于同步发电机调压系统的设计,将系统的性能要求转化为标准H_2控制问题.首先分别建立相复励装置和无刷励磁同步发电机的数学模型,然后建立采用H_2励磁控制器的同步发电机调压系统的数学模型.针对外部干扰和模型的不确定性,H_2励磁控制器的设计可以归结为混合灵敏度问题.在分析同步发电机模型不确定性的基础上,合理地选取加权函数,通过解Riccati方程,得到H_2励磁控制器.计算机仿真结果表明:设计的H_2励磁控制器,能在充分考虑系统模型不确定性的情况下,有效地提高系统的动态性能和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统电压的稳定性.     

基于模糊PID控制器的海上风电机系统仿真模拟

当海上风电机的风轮运转时,由于风速的变化和风力涡轮机的惯性,风轮速度的变化不能与风速的变化保持同步,因此控制系统长时间处于瞬态过程中。文章主要研究了海上风力发电机仿真模拟技术和模糊PID控制器设计。通过Matlab建立了风机Simulink模型。与传统的PID控制相比,模糊PID控制器具有快速响应和良好的动态特性。     

一种具有宽带隔振性能控制器的理论设计

本文对双层事振主动控制系统进行了理论分析，通过对系统力传递率的推导，采用上层质量响应变量作为控制器输入参数的方法来构造具有宽带隔振性能的控制器，理论分析表明采用该控制器的系统具有无条件的稳定性，对采用本文构造的控制器的双层隔振系统进行了主动隔振仿真研究，仿真结果表明采用该控制器的主动隔振系统对各种激扰力都具有理想的隔振性能。     

船舶操纵的自整定PID参数模糊控制器研究

船舶操纵是一个非线性、高阶的时间滞后过程，并受各种不确定的环境干扰。由于传统的ＰＩＤ调节器的操纵性能不能令人满意，故本文提出一种模糊推量功能实现ＰＩＤ参数自整 控制。它能根据船舶动态特性的变化，自动重新整定ＰＩＤ参数，从而改善了操纵性能和鲁棒性。     

基于ADRC的船舶主机控制器设计与仿真研究

船舶主机速度控制系统由于具有典型的非线性和不确定性特性,并受到调速器执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得主机速度控制器的设计非常困难。该文给出了带有船舶主机速度控制非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对自抗扰控制(ADRC)原理进行了简要介绍;设计了船舶主机ADRC控制器。仿真结果表明:该控制器对于船舶主机的非线性、参数不确定性、环境不确定性以及控制对象的模型变化均有较强的鲁棒性;速度切换控制过程快速、平滑,油门调整小,可以实现高精度的速度控制。     

基于自抗扰控制器的猎雷声纳基阵姿态稳定系统研究

依据声纳基阵姿态控制稳定回路数学模型及工作环境的特点,采用具有非线性结构的自抗扰控制器实现了声纳基阵姿态稳定系统的控制.仿真结果说明,稳定系统的动、静态性能满足指标要求;与经典的PID控制效果相比,控制性能得到了全面改善.     

基于Fuzzy—PID的UUV姿态控制器研究

结合UUV航行中动力特性变化较大的特点,研究并提出了一种Fuzzy-PID控制器的设计。该控制器把Fuzzy控制和传统的PID控制有机地结合起来,实现了对控制系统的参数自整定。给出了UUV纵向姿态运动数学模型和仿真试验设计。仿真结果表明,这种Fuzzy-PID控制效果优于单纯的PID控制方式,特别对变参数系统具有较强的鲁棒性。