FDPSO张力系统的非线性动力分析

根据浮式钻井生产储油系统(FDPSO)的概念设计,建立了张力系统的非线性耦合振动控制方程,同时考虑横向流产生的涡街作用和轴向的张力变化引起的参数激励,揭示了张力系统的耦合振动规律。采用数值方法进行求解,根据算例中的两种不同工况分析了张力系统的动力特性,结果表明这种张力系统设计具有一定的位移补偿效果,但在设计时一定要避免发生共振现象;并分析了非线性耦合效应对计算结果的影响,当立管的长径比l/D较大时,建议采用非线性模型。     

非线性自整定PID主机数字调速器

调速系统是船舶主机遥控系统的核心组成部分,船舶主机性能优劣及寿命很大程度上取决于其调速系统的性能.分析船舶主机调速系统的特点,研究了基于径向基函数(RBF)神经网络自整定非线性PID的主机转速控制,基于内模原理的偏差重复补偿PI的主机油门控制.讨论了PID参数随偏差变化的规律,控制对象的Jacobian辨识和主机油门的重复控制补偿,并分别进行了仿真.结果表明,本文设计的非线性自整定重复控制补偿调速器在充分考虑偏差特性的情况下,有效提高系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善主机运行的稳定性.     

船舶柴油机燃油温度滑模控制系统设计

运用滑模变结构控制理论,设计一种针对仿射非线性系统的滑模控制器,实现了双输入双输出非线性耦合温度系统的控制.通过在组态王(KINGVIEW)环境下编制控制软件,实现了对柴油机高、低温燃油的温度控制.实验结果显示滑模变结构控制算法对非线性系统的良好的控制效果,解决了传统PID控制超调量大、调节时间及上升时间长的问题.     

基于RBF神经网络补偿的PMSM反步控制系统

提出了一种基于非线性控制策略的RBF神经网络补偿和反步控制相结合的方法,克服了传统PID控制对非线性控制的缺点．基于神经网络的控制器很好地实现了线性逼近,反步控制保证了系统具有良好的速度跟踪性能．仿真结果表明,该方法比PID控制更有有效性．     

燃机进口导叶电液加载系统建模与优化仿真

现有电液加载系统研究具有控制对象模型不够准确直观,加载精度不高的缺点。针对控制对象具有复杂非线性以及加载机构运动严重影响加载精度的问题,提出了利用基于物理网络概念Simscape工具进行准确直观的非线性建模,设计了惯性力矩补偿+基于力加载误差和受力界面速度信号的模糊补偿环节用于补偿加载机构运动造成的扰动以提高力加载精度。对燃机进口导叶气动力矩电液模拟加载系统的建模过程体现了利用Simscape工具带来的直观可靠的优势,仿真实验表明新控制策略能显著提高加载精度。     

基于AMESim和Simulink的主动升沉补偿系统仿真分析

通过AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方法建立二次调节主动升沉补偿系统的仿真模型，模型加入了时变和非线性因素的影响，能较为真实地反映实际主动升沉补偿系统特性和实现各种控制策略。研究结果表明：采用具有双前馈补偿的串级PID闭环控制，提高了系统的升沉补偿精度；变量机构与二次元件斜盘配合的间隙等非线性因素会降低系统补偿精度；绞车的非线性摩擦力矩对补偿精度的影响较小。     

基于预测控制的倒立摆设计与仿真

倒立摆作为一个高阶次、多变量、非线性和强耦合的不稳定系统,一直是控制领域的热点问题。本文针对倒立摆的特点利用广义预测控制算法解决了直线一级倒立摆摆杆自由下垂时,保持倒立摆的自由下垂状态,并用仿真的方法研究了它们的控制性能和特点从而实现对复杂非线性系统的实时控制,实现了倒立摆的摆起及稳定控制,起到了较好的控制效果。     

未知时变扰动和输入饱和下的智能船舶鲁棒非线性控制

复杂海况下环境多变并且船舶具有多耦合、强非线性的特点,针对智能船舶定位控制问题,考虑在未知时变扰动和输入饱和约束之下船舶的定位控制问题,结合非线性扰动观测器提出一种带辅助动态系统的鲁棒非线性控制算法。通过Lyapunov理论证明了所提出的非线性扰动观测器与控制器结合后闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。利用非线性扰动观测器对环境中存在的海浪扰动进行有效的估计处理。最后,通过仿真验证了所提出的控制算法不仅能保证船舶期望的位置和艏向,而且提高了控制速度,具有较好的控制性能。     

上海交通大学非线性控制系统研究硕果累累

由于生产发展和科学进步的需要,越来越多的控制理论学者投入到非线性系统的研究中,把这个课题推到控制理论研究的前沿。上海交通大学自1986年开始进行非线性系统研究,是国内起步较早的单位之一。近年来在中科院学部委员张钟俊教授亲自指导下,先后成立了两个课题研究组,从理论和应用方法两个层次进行了深入的研究,取得了一系列开创性的成果。理论课题组完成了国家自然科学基金赞助的“非线性系统的分散控制”和上海自然科学基金赞助的“非线性补偿设计的实用方法”两个研究项目。它们首次建立了非线性大系     

船用波浪补偿稳定平台的稳定性研究

对于船用波浪补偿稳定平台,由于机构复杂,耦合度/非线性高,因此建立准确的动力学模型是实现补偿稳定控制的前提。论文研究的波浪补偿稳定平台以Stewart平台为主体,基于其机构的特点及运动耦合性,通过欧拉角坐标转换法,运用运动学逆解分析其运动特性,求得机构的Jacobi矩阵;采用Lagrange方程从能量的观点求出机构完整的动力学方程,得出"惯量"为主要的耦合量;运用微分几何控制法解耦,得到上平台的运动规律。通过理论仿真与试验分析,验证了所建的动力学模型的正确性,为实现波浪补偿稳定平台高精度解耦控制提供了重要的理论依据。     

船用微型锅炉非线性温度系统控制器仿真与研究

为了实现对船用微型锅炉高、低水温的控制，在Matlab环境下对实测和计算的数据进行曲线拟合，建立了船用微型锅炉水温系统的非线性数学模型。运用滑模变结构控制理论，选取线性切换面和比例型趋近率，设计了一种滑模控制器，实现了双输入双输出非线性耦合温度系统的解耦和控制。通过Matlab／Simulink软件的仿真，结果显示滑模变结构控制算法对非线性系统的控制有响应快、超调小、调节时间短、无误差和抖动的特点。     

内模控制及逆系统算法在船舶运动控制中的仿真研究

针对船舶运动中多变量耦合、非线性、滞后、限幅、绿色控制等控制问题,提出运用基于逆系统方法的内模控制方法。该方法采用逆系统方法原理将船舶的非线性模型变换成伪线性模型,对伪线性模型进行内模控制。同时提出内模控制与其他控制策略相结合例如PID控制相结合的控制方法以期提升内模控制的控制效果。仿真结果表明,内模控制具有良好的控制效果,而且精度高,鲁棒性好,同时参数调节简单方便。     

考虑船体变形耦合作用的船舶推进系统建模与控制

提出考虑船体变形耦合作用的船舶推进系统仿真建模设计方法与系统框架,通过船体变形与动力装置振动烈度间的量化关系体现耦合作用对模型的影响;研究适合推进系统的先进控制技术,通过对简化后的船舶推进系统不确定模型进行仿真试验,结果表明,具有强自适应能力的神经网络控制和模糊控制技术能够满足系统对不确定性及时变非线性控制的要求,具有良好的控制效果。     

内模控制及逆系统算法在船舶运动控制中的仿真研究

针对船舶运动中多变量耦合、非线性、滞后、限幅、绿色控制等控制问题,提出运用基于逆系统方法的内模控制方法。该方法采用逆系统方法原理将船舶的非线性模型变换成伪线性模型,对伪线性模型进行内模控制。同时提出内模控制与其他控制策略相结合例如 PID 控制相结合的控制方法以期提升内模控制的控制效果。仿真结果表明,内模控制具有良好的控制效果,而且精度高,鲁棒性好,同时参数调节简单方便。     

无线网络下的舰船航向控制系统

通过对传统舰船航向控制系统数据分析发现,控制数据信号回波补偿存在数据融合异常问题,受到非线性回波影响,现有系统硬件与算法无法处理非线性回波补偿误差问题,造成舰船航向控制稳定性降低。针对非线性特征与无线网络特征,提出无线网络下的舰船航向控制系统设计。首先利用数据融合技术,创建多数据独算处理平台;然后对硬件平台进行软件功能的算法适配,第一步对回波补偿信号进行参量特征的运动系数分析;然后根据分析结果,对误差数据点对应参量的阈值进行闭环增益优化计算,从而实现消除回波补偿误差的效果;最后在特定的仿真场景下,通过数据仿真调试,对设计系统控制数据进行对比分析,得出回波补偿误差消除报告。     

具有横摇补偿控制的潜艇航向变结构控制

本文针对目前潜艇的方向舵控制普遍只考虑航向的调节,而对黄摇不加以主动控制这一现状,基于变结构控制理论对潜艇的非线性模型设计了一种具有横摇补偿的航向控制器,并通过系统的仿真曲线对它们进行了分析和评价。     

现代船舶电力系统鲁棒性研究

随着船舶动力系统增加,系统负载与推进器的非线性因素增多,影响船舶电网传输的稳定性,需要对船舶电力系统负载鲁棒性进行研究,以控制系统稳定性。本文建立船舶发动机负载与推进器的非线性模型,研究负载功率、电流及电压之间的耦合关系,在分析了系统鲁棒性基础上提出了一种基于Hamilton函数的船舶电力系统控制策略,对系统负载与推进器的非线性因素进行控制,最后对提出的策略进行仿真,结果表明其对船舶电网传输的稳定性具有很好控制作用。     

直流组网的船用变速异步发电系统建模和仿真

作为船舶直流电站核心设备之一,可独立运转的变速异步发电系统控制至关重要。采用非线性补偿设计解耦控制器的转子磁场定向控制,并根据电压控制原理设计电压外环和磁化电流外环,构建船用变速异步发电系统的控制模型,在变速和变负载下对其进行仿真,实现了系统的变速运行和电压恒定。     

模糊解耦在UUV回收运动控制中的应用

在回收过程中,UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 对水平面运动的控制精度有很高的要求。以BSA-UUV为平台,构建水平面操纵非线性方程,在此模型的基础上,分析了多阶段回收过程中的主要耦合变量和耦合原因。针对水平面运动中航向控制与横向运动之间的强耦合问题,基于模糊理论和解耦理论设计一种解耦补偿器,由模糊补偿器的输入输出隶属度函数,根据模糊补偿规则,经过模糊推理合成运算和清晰化运算,得出解耦补偿量。仿真结果显示加入模糊解耦控制器以后,有效降低了系统的超调量,提高了控制精度,表明模糊解耦控制方法在UUV回收运动控制中有很高的应用价值。     

基于力与力矩补偿的挖泥船动力定位反步法控制研究

针对挖泥船工作过程中受强干扰的特点,提出了基于力、力矩前馈补偿与非线性反步法控制结合的挖泥船动力定位控制.力和力矩传感器前馈补偿挖泥船工作过程的反作用力,反步法闭环控制保证在补偿误差及其它干扰作用下使系统的全局渐近稳定,输出渐近跟踪设定位置.仿真结果表明,设计的挖泥船动力定位控制器具有良好的跟踪性能,并对挖泥强干扰有较好的鲁棒性.