船舶电站同步发电机调压系统H∞控制器的研究

船舶电站电压的稳定性主要取决于同步发电机调压系统的电压响应特性。为了抑制负荷的扰动，提高同步发电机调压系统的动态精度，本文将H∞控制理论应用于同步发电机调压系统的设计，将同步发电机调压系统的性能要求转化为标准H∞控制问题。计算机仿真实验结果表明，用H∞控制理论设计的控制器能有效地提高调压系统精度和抗扰动能力。     

考虑模型偏差和时变扰动的水下机器人轨迹跟踪控制

本文针对考虑模型不确定性和时变外界环境扰动的水下机器人轨迹跟踪问题展开研究。首先基于水下机器人水平面运动学和动力学方程,结合有限时间控制方法设计一个有限时间扰动观测器用于对总扰动进行实时估计。随后基于反步滑模控制完成带扰动观测器的轨迹跟踪控制律设计,并采用二阶滤波器对虚拟控制信号进行过滤,增设滤波补偿系统用于保证滤波信号的精度。选择高增益扰动观测器和传统反步滑模控制器分别作为扰动观测器和控制器的对比项。最后在Matlab Simulink平台中进行了轨迹跟踪仿真实验。仿真结果表明,所设计的扰动观测器能够对总扰动实现快速且准确的观测估计,且水下机器人能够对目标轨迹能实现较好的跟踪效果。本文所设计的控制器可以使水下机器人快速地跟踪上目标轨迹,且相较于传统反步滑模控制器有着更小的跟踪误差。     

船舶电站可控硅励磁系统H∞控制器的研究

船舶电站电压的稳定性主要取决于同步发电机调压系统的响应特性。为了抑制负荷的扰动，提高系统的动态精度，将H∞控制理论应用于可控硅励磁系统的设计，将可控硅励磁系统的性能要求转化为标准H∞控制问题。计算机仿真实验结果表明，应用H∞控制理论设计的控制器能有效地提高系统精度和抗扰动能力。     

船舶电站柴油机调速系统H∞控制器的设计

船舶电站频率的稳定性主要取决于柴油机调速系统的转速响应特性,为了抑制负荷的扰动,提高柴油机调速系统的动态精度,本文将H∞控制控制理论应用于柴油机调速系统的设计,将柴油机调速系统的性能要求转化为标H∞控制问题。计算机仿真实验结果表明,用H∞控制理论设计的控制器能有效地提高调速系统精度和抗扰动能力。     

船舶航向内模控制方法

针对无人船传统航向控制方法中参数多,调参困难繁琐,且船舶在偏舵负载干扰下,航向稳定后存在稳态误差的问题,在二自由度控制方法的基础上,结合内模控制器,提出一种改进的二自由度内模直接控制方法,消除传统内模控制方法中的不稳定极点引起的静态误差,实现低精度模型的无静差航向控制,该方法不但减少控制器的可调参数,且整定容易。该控制结构将期望航向的跟踪性能与抗负载扰动性能解耦,单独设计调节。通过仿真,在有偏舵干扰时,与传统PID算法、传统内模控制器对比,该控制器在消除静态误差的基础上,具有超调量小,系统稳定更快的特点。     

船用智能蓄电池充放电控制器设计

本文对船用２４Ｖ免维护蓄电池的充电机理进行了分析讨论，提出了船用智能充放电控制器的设计要求，并进行了硬件和软件设计，使用结果表明，该控制器自动化，智能化程度高，功能齐全，性能稳定，操作简便，工作可靠，具有很好的应用价值。     

船舶电站柴油发电机组H∞综合控制器的研究

船舶电力系统的稳定性主要取决于船舶电站柴油发电机组转速和电压的响应特性.转速和电压相互作用,对两者进行综合控制非常必要.本文将H∞控制理论应用于柴油发电机组综合控制系统的设计,将系统的性能要求转化为标准H∞控制问题.计算机仿真实验结果表明,本文设计的H∞综合控制器,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精度和抑制扰动的能力,解决了转速和电压的综合控制问题,改善了船舶电力系统的稳定性.     

自抗扰控制器在柴油机转速控制中的应用

柴油机作为转速控制系统的被控对象时,是一个非线性、时变的环节,传统PID控制效果不够理想.简要介绍了自抗扰控制技术,基于自抗扰控制技术设计了ADRC控制器.仿真结果表明,利用自抗扰控制理论设计的控制器,能有效提高调速系统精度和抗扰动能力.通过与传统PID控制器的仿真比较,体现出了ADRC控制器较小的超调量及对外界干扰有较好的抑制作用等优点.仿真时在传统PID控制器中引入了跟踪微分器,结果表明用跟踪微分器能改善PID控制器的性能.     

基于线性自抗扰技术的舰炮伺服系统仿真研究

为实现舰炮伺服系统在负载变化大、冲击扰动强情况下的高精度控制,本文将线性自抗扰技术(LADRC)引入到舰炮伺服系统的位置控制器中。为进一步提高扰动的估计精度和控制效果,使用模型辅助的线性扩张状态观测器(LESO)对系统的状态变化进行观测,补偿系统中的内外部扰动。为验证控制效果,在对系统进行分析的基础上,通过Matlab/Simulink进行仿真试验。仿真结果表明,模型辅助线性自抗扰控制器有效地抑制了负载转矩突变干扰,使系统具有更好的抗干扰性能和动态性能,性能明显优于PID及LADRC控制器。     

一类非线性自适应系统的稳定性研究

针对非线性系统,提出加入自适应控制规律后系统的稳定性分析方法,利用Lyapunov稳定性理论进行分析,证明所设计的自适应控制器是收敛的,具有很强的鲁棒特性和抗扰动能力.通过Matlab仿真软件验证白噪声扰动情况下自适应控制系统的稳定性能.     

舰炮瞄准机精度预计与设计

舰炮瞄准机的精度是影响舰炮射击精度的重要原因。所以在设计阶段就应给予足够的重视。在传统预计方法中，未考虑传动角基本误差和随机误差的差别。本文提出的方法克服了这一弊病。并对设计中如何得到高精度的瞄准机。提出了相应的设计控制手段。     

带扰动观测器的欠驱动水面无人船轨迹跟踪控制

为实现三自由度欠驱动水面无人船在未知外界扰动下的轨迹跟踪,本文设计一种带扰动观测器的反步法轨迹跟踪控制器。首先,构造扰动观测器估计未知扰动,对纵荡以及首摇2个自由度方向上的控制量进行前馈补偿。然后,为增强系统抗扰动能力并加快误差收敛速度,将水面无人船位置误差的积分项引入控制系统,分别在运动学和动力学回路中构造虚拟控制律镇定跟踪误差,过程中结合神经动态模型技术,解决了传统反步法的微分爆炸问题,同时有效避免了控制过程中的控制不连续问题。最后,仿真实验验证了所设计控制器的有效性。     

液压操舵系统H2鲁棒优化控制研究

讨论了液压操舵系统的H2鲁棒优化控制方法，针对某液压舵系统系统设计了H2鲁棒优化控制器，并进行了仿真试验，仿真试验证明，该控制器优化了动态性能，能有效地抑制负载扰动和测量噪声的影响，提高了系统的鲁棒性。     

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。     

改进自适应遗传算法优化的船用增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法

[目的]船用增压锅炉的上锅筒水位由于航行中负荷的频繁变化,难以获得理想的控制效果。为了保证上锅筒水位的稳定,对大负荷扰动下的上锅筒水位控制方法进行研究。提出一种基于改进自适应遗传算法优化的增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法。[方法]将上锅筒水位偏差的速度和速度变化率引入S函数来设计滑模控制器,采用李雅普诺夫稳定性原理证明其稳定性。在此基础上,利用改进的自适应遗传算法优化滑模控制器。[结果]将改进的自适应遗传算法优化的增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法与传统的PID控制方法进行了对比分析。在响应斜坡扰动信号和阶跃扰动信号时,改进自适应遗传算法优化的滑模控制器均能够无差跟踪输入信号,其稳定时间比PID缩短5 s,超调量也小于PID。[结论]仿真结果表明,改进自适应遗传算法优化的滑模控制方法具有更优的控制效果。     

船舶航向保持静态抗饱和控制

针对船舶航向保持时,由于舵机速率与幅值饱和,导致闭环系统性能下降,甚至不稳定问题,提出了静态抗饱和控制算法.首先用线性系统理论求出的静态无约束控制规律,在控制器中加入幅度与速率饱和模型,再以最小化扰动到被调输出的非线性L2增益为目标,使控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而求出静态抗饱和补偿增益.设计的控制器简单,满足船舶航向控制精度和节约能源性能要求,解决了由于舵机速率饱和导致的闭环系统不稳定问题,最后通过仿真进行了验证.     

机动平台上的铰接式结构控制

本文叙述一种机载自动炮塔系统的模型试验，系统鉴别，控制设计和测试的方法。还讨论了根据物理数据进行的非线性动态模拟，线性和非线性系统鉴别，模型有效性，控制设计，仿真，执行和试验情况。抑制射击瞬间炮管前端运动的后坐影响，可以降低射击散布。把频率相关加权值分配给输出，就可在控制器设计中利用后坐扰动的准周期特性。标准控制器能降低炮管前端的后坐响应，同时又可保证炮塔／拨叉系统的运动。动态特性的非线性部分（即空回和库伦摩擦）会大大降低线性控制器性能。本文采用以下方法对标准线性控制器进行改进：用估算器追踪炮管前端的位置，查明发射瞬间炮管前端的实际偏差，并利用已查明的值校正下一次连发炸点。在各种模型参数变化条件下，本方案非常适于非线性模拟模型。     

新能源船舶路径跟踪自抗扰控制方法

新能源船舶运动路径控制属于欠驱动控制,传统PID控制动态性能较差,无法适应新能源船舶运动中遇到的扰动问题。本文在对新能源船舶进行运动分析的基础上,提出一种新能源船舶路径跟踪自抗扰控制器的设计方案,该路径跟踪自抗扰控制器包括舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器等,对舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器进行了详细设计,使用Matlab对新能源船舶自抗扰控制进行了仿真,得到了轨迹跟踪、首向角变化以及速度变化的仿真结果。仿真结果表明,设计的控制器能够对设定轨迹进行跟随,具有较好的稳定性。     

船舶航向自适应神经网络鲁棒跟踪控制

针对存在不确定性和带有完全未知时变环境扰动的船舶航向非线性控制系统,将指令滤波技术和反步法相结合,设计了一种船舶航向自适应神经网络鲁棒跟踪控制器,该控制器的提出不依赖于外部扰动任何的先验信息。首先,利用神经网络补偿船舶航向非线性控制系统中的非线性项;设计自适应律在线更新神经网络权重向量和估计时变环境扰动的未知界。为了避免传统反步法中对虚拟控制律的反复求导,引入指令滤波技术,使得所设计的航向自适应神经网络跟踪控制器具有结构简单、易于工程实现的特点。理论分析表明,所设计的控制器能使船舶实际输出航向以任意期望的精度跟踪给定的参考航向,保证船舶航向闭环控制系统中所有信号一致最终有界。最后,以大连海事大学远洋实习船“育龙”轮为例进行仿真,仿真结果验证了所提控制器的有效性和鲁棒性。     

柴电混合电力推进船舶负载频率H_∞鲁棒控制

[目的]风、浪及海流等多种随机不确定因素会引起船舶综合电力系统负载频率的波动。[方法]采用电池补偿柴油发电机组输出功率与船舶需求功率之间的差值,对柴油发电机组进行二次调频控制,保证船舶电网功率平衡,抑制电网频率波动。建立综合电力推进系统频率控制状态空间模型,基于H_∞混合灵敏度原理,选取合理的灵敏度与补灵敏加权函数设计鲁棒控制器,采用线性矩阵不等式(LMI)方法对设计的控制器进行求解并进行算例仿真。[结果]系统幅频特性表明,设计的鲁棒控制器具有合理性,短时冲击信号作用下的性能表现满足指标要求。与传统PI控制器的对比结果表明,设计的鲁棒控制器能显著抑制随机扰动引起的电网负载频率波动,减小柴油发电机组与电池的功率变化,电池荷电状态(SOC)变化范围明显缩小,可提高船舶电力系统鲁棒稳定性与鲁棒性能。[结论]该系统在各种工况下都能稳定运行并且使电网频率稳定,同时提高柴油发电机组燃油经济性,减小废气排放。