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。     

水下滑翔机动力学建模及PID控制

为了解决水下滑翔机的控制问题,设计了尾部四螺旋桨来控制滑翔机的俯仰和转向,对水下滑翔机进行运动学和动力学建模,并在其基础上设计了PID控制器。通过Matlab/Simulink仿真和湖试对所设计的PID控制器的有效性进行验证。仿真结果表明在所设计的PID参数下,控制器能够有效地完成水下滑翔机自稳定控制。湖试结果与仿真结果相比较,可以得出设计的PID控制器参数选取合理,能够快速准确地实现姿态的调节。     

模糊控制技术在船舶动力定位中的应用研究

在进行某船动力定位系统的设计过程中,采用了模糊控制器作为系统的控制器,并针对仿真过程中出现的问题进行优化,得到了一个切实可行的模糊控制器,并对该模糊控制器进行了仿真试验验证。     

QFT控制在连续回转马达位置伺服系统中的应用

连续回转马达位置伺服系统中存在着参数不确定性及外部干扰,QFT是一种频域设计方法,能有效克服马达系统的不确定性并抑制摩擦转矩干扰。文章分别设计了QFT控制器和PID控制器,并进行仿真对比分析,理论和仿真结果均证明了所设计QFT控制器的有效性。     

基于指数函数非线性反馈的船舶航向保持控制

为研究船舶航向保持控制问题,本文以“育鹏”轮为研究对象,建立了其非线性Nomoto船舶模型,设计了基于闭环增益成形算法的指数函数非线性反馈控制器,并以“育鹏”轮的非线性模型为被控制对象,用Matlab的Simulink工具箱进行系统仿真研究。系统仿真结果表明,建立的非线性Nomoto数学模型精度良好,设计的控制器进行船舶航向保持控制时效果优异,并且更节能。使用这种方法设计的控制器,可以很好地进行船舶航向保持控制,对今后的船舶运动仿真和控制器的设计具有重要意义。     

基于自适应反步控制的船舶航向控制器

本文在非线性船舶运动模型的基础上,设计基于自适应反步控制的船舶航向控制器,并通过设置控制参数对控制器进行仿真。在仿真过程中,通过无积分器情况下的船舶航行情况,以及有外界环境时船舶的航行变化,说明本文所设计的控制器鲁棒性强。     

导弹发射装置随动系统自抗扰控制器设计

针对某导弹发射装置随动系统控制过程中面临的非线性、变参数和不确定性问题,分别进行了调速环节的工程设计法PID控制器和自抗扰控制器设计。通过M atlab进行仿真,显示出自抗扰控制器在随动系统中相对传统PID控制器的优越性。仿真结果表明自抗扰控制器具有良好的动静态特性和较好的鲁棒性。     

水下潜器姿态角的分数阶PID控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶PID控制器和常规PID控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶PID控制器的控制效果明显优于常规PID控制器,且分数阶PID控制器具有更强的鲁棒性。     

基于AMESim-Simulink的电液伺服系统的控制器设计

为了获取电液伺服系统动态特性并进行控制器的设计,采用AMESim Simulink仿真平台对典型的电液伺服系统进行建模,仿真得到系统的响应特性曲线。运用Simulink线性化工具箱,获取系统的线性化传递函数等固有特性。运用Simulink控制器设计工具箱对电液伺服系统的控制器进行设计并验证了增大开环增益和增加零点校正对系统控制性能改善程度,确定该电液伺服系统的控制策略和控制参数。     

船舶航向非线性控制系统仿真研究

基于Bech模型并充分考虑舵机特性提出了一种结构简单的船舶航向控制器--TC控制器.介绍了船舶非线性模型的选取,描述了船舶舵机特性,在此基础上设计了TC控制器.通过参数整定实验确定了TC控制器各参数的取值,并进行了航向改变、航向保持及参数摄动仿真实验.仿真结果证明所设计的船舶航向控制器效果良好,具有较强的鲁棒性.     

基于多比例谐振的混合APF谐波补偿研究

针对变频器在船舶上的大量使用而导致谐波污染问题,提出一种基于多比例谐振的混合有源滤波器谐波补偿策略。混合有源滤波器由LC无源滤波器和有源滤波器构成,并结合多比例谐振组成谐波补偿控制策略。该控制策略由电网谐波检测、谐波补偿和谐波电流跟踪组成。其中谐波补偿采用检测电网电流的方式,保证治理谐波的同时,抑制LC滤波器可能发生的谐振;谐波跟踪采用多比例谐振控制器,利用其在不同特定频率高阻抗的特点,准确跟踪不规则的谐波电流,提高控制系统的精度。最后,仿真结果验证了所提控制策略可有效抑制船舶电网谐波,提高设备用电的安全性。     

基于预测控制的水下自航器抗海浪变深控制分析

水下自主航行器在近水面航行中存在着深度跟踪和姿态控制较为困难的问题。为此，首先建立了自主航行器的近水面三自由度运动数学模型，然后设计了无迹卡尔曼滤波器实现对系统状态的估计；接着，利用斯特林内插法在变动的工作点处对自主航行器模型进行近似线性化，并根据线性化后的模型设计预测控制器，实现自主航行器的变深运动控制。经过仿真实验，验证了滤波器对自主航行器近水面运动状态估计的准确性以及预测控制器在抗海浪扰动上的控制效果。仿真结果表明，带有无迹卡尔曼滤波器的预测控制器可以快速、准确的实现自主航行器的深度跟踪控制与姿态控制，且具有响应速度快，对外部扰动鲁棒性强的特点。     

存在饱和输入的欠驱动船舶航迹跟踪控制

针对控制输入存在饱和限制的欠驱动船舶的航迹跟踪问题,提出鲁棒饱和控制方法。以船舶纵向速度和艏向角速度为虚拟输入,设计饱和运动学控制器,并引入二阶滤波器形式对控制器进行简化;利用反步法并引入Nussbaum型函数,设计饱和动力学控制器,以实现对任意光滑航迹的跟踪控制,并保证跟踪误差收敛至零点附近的一个有界区域内。仿真算例验证了设计方法的有效性和鲁棒性。     

Tracking control of underwater vehicle subject to uncertainties using fuzzy inverse desired trajectory compensation technique

Computed-torque controller plus fuzzy inverse desired trajectory compensation technique based on robust adaptive fuzzy observer is proposed to control underwater vehicle subject to uncertainties. A fuzzy inverse desired trajectory compensator is developed as a nonlinear filter at input trajectory level outside the control loop to address the issue of unavailable normalizing factor. A robust adaptive state observer with loose constraint on the position of the uncertainty function is proposed to evaluate the unavailable states. Numerical simulation results of regulation performance demonstrate that the observer solves the problem of strict constraint conditions on position uncertainties. Comparisons of tracking performance between the proposed control method and computed-torque controller are performed. The results confirm that compensation at the input trajectory offers better position tracking performance and easier practical implementation than other fuzzy compensation techniques at joint torque level. The proposed control approach is simulated and its efficiency is validated through the simulation of an underwater vehicle.     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

耙吸挖泥船动力定位系统模型试验研究

为了评估耙吸挖泥船动力定位系统的定位能力,验证所设计的控制器、滤波器和推力分配算法的有效性,设计了耙吸挖泥船动力定位模型试验系统。文章介绍了耙吸挖泥船动力定位模型试验系统的结构、环境载荷模拟、控制系统和试验步骤,在不同的风、浪、流和作业工况下进行了模型试验。分析试验结果表明,所设计的模型试验控制系统具有较好的效果,为实船工程应用奠定了基础。     

模糊自适应滤波在车载组合导航系统中的应用

文章针对车载GPS/DR组合导航系统工作环境复杂,其观测噪声相应复杂多变的特点,引入了一种基于模糊自适应控制的卡尔曼滤波算法。这一方法基于方差匹配的思想,通过模糊控制器在线调整观测噪声方差,以改变滤波器的自适应性,从而提高导航精度。文章最后对GPS/DR系统进行了仿真,结果表明采用此方法后的滤波精度优于常规Kal-man滤波的结果。     

基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真

由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立.为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号.采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提高,这是引起滤波发散的主要原因之一.文章针对船舶动力定位系统中使用常规的Kalman滤波而存在的模型不精确、 不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引入渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用;并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗.仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的Kalman滤波,有效地提高了系统的定位精度和稳定性.     

基于海浪干扰滤波器的UUV近水面深度控制

针对UUV在近水面航行过程中海浪波动对深度计测量造成较大干扰进而影响深度控制效果的问题,设计一种带有海浪干扰滤波器的UUV深度控制方法。分析UUV海试中深度控制性能,选取合适的参数设计海浪干扰滤波器并验证了其滤波效果。考虑到PID控制器参数选择难的问题,采用遗传算法对其控制参数实现在线自整定。最后将实时海浪加入到UUV深度控制系统进行仿真实验,并将仿真结果与海试数据对比,结果表明本文提出的方法可有效的抑制海浪干扰,改善UUV近水面深度控制效果,具有一定的工程实际意义。     

带漂角和输入饱和的水面船舶航向控制

[目的]为处理水面船舶航向控制过程中受到的非零漂角和输入饱和影响,提出一种基于反步法的航向控制方法。[方法]首先,利用相对速度求出实际漂角,再通过漂角对航向角误差进行修正;然后,采用一种预滤波方法减小航向改变时对航速变化的影响,同时引入双曲正切函数和Nussbaum函数逼近输入约束,结合自适应律对逼近误差和艏摇方向上的扰动进行估计;最后,借助指令滤波器简化反推过程,并通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。[结果]仿真结果表明,所提控制器有效减小了水面船舶的航向输出误差,且能始终保持较小的控制输入力矩。[结论]研究成果可为水面船舶航向控制设计提供参考。