深海拖曳系统自稳定二级拖体姿态控制研究

二级深拖系统具有可控性强、母船扰动弱等优点,是重要的海洋探测平台。在实际工作中,二级拖体姿态稳定是保证探测数据准确的基本前提。本文以具有自主调节功能的二级拖体为例,对其姿态控制进行研究。首先建立了二级拖缆的“弹簧——阻尼”模型,并在此基础上建立了二级深拖系统的数学模型。其次根据该系统具有非线性、时变性等特点,设计了具有参数自修正功能的模糊自适应PID控制器,以实现在不同工况下对二级拖体的姿态进行控制。仿真结果表明,未加载控制器时,海况变化对拖体姿态有显著影响,其俯仰角和横滚角均会发生大范围波动。加载模糊自适应PID控制器后,拖体通过自主调节,能够使姿态波动控制在较小范围,从而满足工作要求,验证了拖缆数学模型的正确性和所采用的控制方法的可行性。     

二级深拖系统的回转运动特性

相对于一级深拖系统,二级深拖系统具有良好升沉补偿功能,并且较易对拖体进行定深或定高控制。在实际工作中,母船经常需要根据探测情进行回转机动。为了研究母船回转过程中拖体运动规律和拖缆构形的变化情况,采用凝集质量法建立了二级深拖系统的数学模型,计算分析了母船不同回转参数下拖体运动状态的变化规律,得到了拖缆的瞬态和稳态构形图。仿真结果表明,在360°稳态回转和360°单圈回转条件下,母船回转半径、拖曳速度均对一级拖体和二级拖体的深度变化以及稳态特性有显著影响。母船小半径大速度回转时,两级拖体的回转半径和深度变化较大,应予以特别关注。     

二级深拖系统的回转运动特性

为了研究母船回转过程中拖体运动规律和拖缆构形的变化情况,采用凝集质量法建立二级深拖系统数学模型,计算分析母船不同回转参数下拖体运动状态的变化规律,得到拖缆的瞬态和稳态构形图。仿真结果表明,在360°稳态回转和360°单圈回转条件下,母船回转半径和拖曳速度均对一级拖体和二级拖体的深度变化及稳态特性有显著影响。母船小半径、大速度回转时,两级拖体的回转半径和深度变化较大,应予以特别关注。     

模糊自适应PID控制器及Simulink仿真实现

常规PID控制对非线性、时变系统的控制效果不是很理想,文章提出将模糊技术与PID控制相结合的控制方式,即模糊自适应PID控制器,并结合实例在Simulink环境中实现了该模糊自适应PID控制器的仿真。仿真结果表明,该模糊自适应PID控制具有控制灵活、响应快和适应性能强的优点。     

欠驱动UUV首尾平行操舵控制器设计研究

对欠驱动UUV首尾平行操舵模式的控制特性和应用需求进行分析,建立首尾平行操舵控制数学模型。设计首尾平行操舵混合控制器,尾舵通过PID控制器实现深度控制,首舵通过基于模糊PID的前馈-反馈复合控制器实现姿态调整。首舵前馈控制器用于补偿尾舵引起的扰动,模糊PID反馈控制器用于补偿前馈控制偏差和外界扰动。仿真结果表明,设计的混合控制器实现了小攻角爬潜控制,控制器精度高、适应性好,首舵反馈控制采用模糊PID控制器后,具有更高的鲁棒性。     

水力发电机组模糊PI控制器的应用设计

针对水力发电机组的非线性、大时滞和时变性的特点,将模糊PID控制引入水力发电机组的调节系统,替代传统的PI控制器。文中讨论了水力发电机组的数学模型和模糊控制器的结构,并设计了二维模糊PI控制器。仿真结果表明,采用模糊PI控制器的水力发电机组具有更好的调节特性和动态品质,性能优于传统的PI控制。     

变论域自适应模糊PID控制器的设计与仿真

针对PID控制器对模型依赖性强、参数整定困难,动态调整范围较小等不足,在增益调整型模糊PID控制器的基础上,引入变论域思想,根据系统响应各阶段误差e、误差变化ec运行轨迹,设计了一个论域伸缩因子自适应调整机构,在线调整系统运行各个阶段的输入输出变量与模糊子集的映射关系,实现论域随着系统的控制要求进行伸缩变化,改善了系统的动态特性和稳态精度,提高了系统的动态调节能力。对一典型二阶系统的仿真结果表明:该模糊PID控制器具有超调小、稳态精度高、动态调节能力强的特点。     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

引入模糊自适应PID算法,在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器的设计,在AMESim和Simulink中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模,搭建硬件在环(Hardware in the Loop,HIL)系统,以验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制的性能。最后,将其与常规PID控制进行比较,结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性,可显著减小汽轮主机转速调节的超调和振荡。     

船舶主机冷却水系统的建模与节能型控制研究

在对船舶主机高温淡水冷却水系统的各主要器件建立各自的数学模型的基础上,对其整个系统建立了数学模型.然后以主机高温淡水冷却水系统作为研究对象,提出了在此系统中采用神经元自适应控制方式替代传统的PID(比例积分微分)控制方式进行水温调节,以达到改善控制并节约能源的目的.最后以仿真结果说明了神经元自适应控制方式具有良好的适应性与抗干扰性,它比PID控制方式更适用于主机冷却水温度调节系统.     

拖体深度影响因素分析

水下拖曳系统在海洋环境与海洋资源调查以及国防建设中有着特殊的用途,在实际工作时,由于不同的需求需调整拖体的定深。调整拖曳深度的方法主要有调整航速、调整动端力和收放拖缆3种方式。本文在建立缆索系统数学模型的基础上,在不同航速下对调整动端力、收放拖缆2种方法进行仿真计算,分析不同情况下拖体定深调整的方法。结论认为在低航速下收放拖缆方法对拖体深度影响较为明显,高航速下调整动端力对拖体深度调整能力较强。     

基于分离模糊PID控制的柴油机调速器仿真研究

针对PID控制器在柴油机调速系统中存在的不足,文章利用Matlab Fuzzy Logic工具箱及仿真平台,建立柴油机电子调速器的数学模型,并设计了一种分离模糊PID控制器.通过和传统PID控制的仿真比较,体现了分离模糊PID控制的优越性,仿真结果表明,分离模糊PID控制器使柴油机的控制效果显著提高,能够很好地满足柴油机运行指标的要求.研究结果对电子调速器的研制具有一定的理论指导意义.     

拖船操纵运动中水下拖缆的数值模拟分析

采用凝集质量法建立海洋＂缆—体＂系统数学模型,对拖船从稳定直航到回转操纵过程中的拖缆构型、拖体深度变化以及拖缆张力变化等进行模拟仿真研究。通过2个算例,验证程序的正确性,并分析拖船操纵中影响拖体阵列的参数。     

深弹舵机电动加载系统的滑模模糊自适应控制研究

针对某型深弹舵机电动加载控制系统存在跟踪精度、参数不确定性和干扰问题,将滑模变结构与模糊自适应控制相结合,设计了一种滑模自适应控制方案。在滑模控制中引入自适应参数调节律和模糊控制规则,采用自适应律实时调节控制器,采用模糊控制消除抖颤。仿真结果表明,滑模模糊自适应控制方法不仅改善了舵机电动加载系统的跟踪精度,而且还有效地消除外界干扰、抑制抖振,具有很强的鲁棒性。     

变论域模糊PID控制在水下输送艇控制中的应用磁

水下输送艇是一种在水下长距离运输人员的载人潜水器,具长有航程和高航速的特点,控制对象具有高度非线性、强耦合和时变性的特点,常规P ID控制器的控制效果不是十分理想。论文针对水下输送艇的研制,将变论域模糊控制和PID控制结合起来,设计了变论域模糊PID控制器,模糊论域可以根据输入输出量的变化进行伸缩,对PID参数进行更优化的在线调整。论文建立了水下输送艇的水平面和垂直面运动数学模型,介绍了变论域模糊 PID控制器的设计方法和伸缩因子的选择方法。M atlab仿真结果表明这种控制方法具有更强的自适应能力。     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

舰船航行中汽轮主机工况变化频繁,且经常大幅度操纵改变转速给定值,常规PID转速控制效果不理想。本文引入模糊自适应PID算法,并在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器设计的基础上,在AMESim和MATLAB环境中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模,搭建HIL系统,验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制性能并与常规PID控制进行比较,结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性,可显著减小汽轮主机转速调节的超调和震荡。     

船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制及仿真

介绍了船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制器设计方法,并在Matlab的Simulink环境下对控制系统进行仿真,模糊自适应PID控制器将传统PID控制经验的优点和模糊控制的灵活性、自适应性相结合,系统输出响应的过渡过程平稳、系统的超调量小、过渡时间短,具有良好的动、静态性能。     

高速水翼船运动姿态控制研究

针对高速水翼船运动具有快速性、高度非线性、控制复杂及传统PID自适应能力较差等特点,以高速水翼船升沉与纵倾的姿态控制为目标,提出了一种复合式前馈模糊自适应PID控制器,通过将经典PID、模糊控制及前馈控制算法结合起来,实现了对高速水翼船的快速、精确控制。以改进型高速水翼船TR3800为例,利用Matlab/Simulink对其运动控制器进行了设计和仿真研究,结果表明:复合式前馈模糊PID控制器缩短了系统调整时间、减小了系统超调量、提高了系统的实时性,与经典PID、模糊PID相比具有更强的鲁棒性能和控制效果,实现了对船体升沉与纵倾的精密控制,使其运动更为平稳,对工程实践具有重要的指导意义。     

船舶燃气轮机转速自适应模糊控制

船舶燃气轮机对转速的要求较高,需在瞬间完成响应并保持稳定。然而,由于燃气轮机具有惯性和时间延迟等特性,导致转速的调整可能存在响应滞后或者波动问题。为此,提出基于状态观测的船舶燃气轮机转速自适应模糊控制方法。应用船舶燃气轮机转速状态观测器,结合船舶燃气轮机转速与燃油量之间的映射关系,根据当下燃油量状态,观测实际船舶燃气轮机转速,通过基于模糊自适应PID控制器的转速控制模型,计算实际转速与给定转速的转速偏差、偏差率,由模糊自适应PID控制器自适应调节船舶燃气轮机转速。实验结果证明：此方法应用下,船舶燃气轮机转速能够得以准确控制。     

基于自适应控制的船舶拖缆机模型研究

设计一种拖缆机自适应控制模型，它通过神经元构造PID控制器在线调整其控制参数，自动调整因缆绳拉力急剧变化而产生的倾覆力矩，适应海浪大惯性，非线性的特点，可以广泛应用于拖船上的拖缆机械。     

基于模糊自适应PID的水下某型拖带绞车张力控制方法研究

为保证某型水下绞车设备在进行潜水拖带作业时被拖带设备速度平稳,要求缆绳张力大小适度且稳定,为此,将模糊自适应PID控制器应用于张力控制系统,并采用磁粉制动器作为执行部件,在建立张力控制数学模型的基础上,对控制器的结构和控制规则进行分析。利用MATLAB对系统进行仿真,证明该方法既满足水下绞车对缆绳张力的要求,又具有快速响应、超调小的优点。