船用轴带无刷双馈发电机标量控制研究

为了验证在船用轴带发电系统中使用标量控制进行无刷双馈发电系统控制的可行性。首先利用闭环标量控制策略的对无刷双馈电机的发电状态进行仿真分析。然后对一台64 kW无刷双馈电机进行独立发电试验并根据实验结果,在普通标量控制的基础上应用一种基于自适应PI的控制策略,通过检测无刷双馈电机的实时工作状态,选取合适的PI参数进行控制。实验结果表明,电机可以在特定船舶轴速范围内空载或带载保持发电稳定。     

无刷双馈电机的电路分析及动态建模

无刷双馈电机是一种新型的电机,可作为调速电动机或变速发电机。无刷双馈电机系统包括两个定子绕组,即功率绕组和控制绕组,一个笼型转子绕组和—个双向电力电子变换器。无刷双馈电机的两个定子绕组之间没有直接的耦合关系,分析和控制比较简单。双向变换器较之传统的变换器,大大减小了体积和功率的要求。无刷双馈电机的这种结构,适用于变速系统中,如风力发电等。本文介绍了无刷双馈电机结构、等效电路和动态模型,可望为后续研究起到一定的借鉴作用。     

轴带双馈发电机的空载并网控制和功率解耦控制仿真研究

对船舶轴带双馈发电机的数学模型和控制方式进行了详细探讨,研究了船舶轴带双馈发电机的空载并网控制和功率解耦控制两种控制策略,并在Matlab／Simulink环境下,搭建了两种控制模式下的双馈发电仿真系统,对轴带双馈发电系统的相关动态和静态特性进行了仿真利分析。结果表明：轴带双馈发电机在空载并网控制模式下具有良好的跟随参考电压特性,在功率解耦控制模式下具有良好的功率解耦特性,对有功功率和无功功率给定能够快速响应,稳态误差被控制在较小范围内。     

基于双同步坐标的无刷双馈轴带发电控制系统

航运业的碳氮排放在全球排放中占较大比例,充分利用推进主机的剩余动力进行轴带发电,既可以减少碳氮的排放,又有助于提高燃料的利用效率。无刷双馈轴带发电系统摆脱了同步发电机型轴发的全功率变换器要求和有刷双馈型轴发维护要求高、安全性差的缺点。本文在dq0模型的基础上,通过双同步模型建立了针对功率绕组的磁场定向矢量控制方法,并设计了独立和并网发电两种运行模式下的控制策略。通过仿真和物理实验证明了建模方法和控制策略的有效性和可行性。     

船舶轴带无刷双馈独立发电系统的综合控制策略设计与仿真

为了提高船舶轴带无刷双馈独立发电系统的控制精度和鲁棒性,采用综合控制策略对传统基于功率绕组磁场定向的控制策略进行改进。综合控制策略不需要估算转子电流,减少了对电机参数的依赖,因此具有更强的鲁棒性。在Simulink中对综合控制策略在负载突变和转速突变工况下的控制效果进行仿真验证,结果表明综合控制策略相比传统基于功率绕组磁场定向的控制策略具有更好的控制精度和鲁棒性,更适用于船舶轴带无刷双馈独立发电系统。     

无刷双馈风力发电机的控制策略与实现

介绍了风力发电的现状,无刷双馈风力发电机的发展情况以及其直接转矩的运行模式.在实践的基础上,探讨了无刷双馈风力发电机的控制途径,并提出了提高其电机功率的方法.     

船舶轴带发电机并网逆变器的研究

本文主要针对轴带发电机组的核心部分SVPWM逆变器的设计展开介绍,包括控制策略、硬件组成、软件设计等几个部分。最后对样机研制过程中的试验结果和相关结论做了阐述。     

船舶轴带双馈发电机独立运行特性仿真研究

介绍了船舶轴带双馈发电机的数学模型和控制方法,研究了其与PPU配合应用时,船舶轴带双馈发电机独立运行的控制策略,在Matlab/Simulink环境下,搭建了船舶轴带双馈发电机独立运行的系统模型,对轴带双馈发电系统的控制特性进了仿真和分析.仿真结果表明：在独立运行时,船舶轴带双馈发电机具有很好的电压跟随性和频率稳定性,当转速变化和负载变化时系统具有良好的动态特性和静态特性.     

船舶轴带发电—能量回馈负载复合系统研究

介绍了级联无刷双馈电机的工作原理和轴带发电机模拟系统。采用西门子运动控制系统Simotion控制级联无刷异步电动机实现船舶主机及发电机组的负载试验中的回馈节能,从而完成对轴带发电机和对能量回馈节能负载的综合模拟。     

双馈电机的一种矢量控制实现方法

由交-交变频器和基于TI公司DSP芯片的控制器构成了一种双馈调速的矢量控制系统,以矢量运算实现转矩和励磁的分解独立控制,使交流电机获得与直流电机媲美的调速性能。介绍了系统的实现方法,分析了其电路结构组成和实现原理。     

基于快速终端滑模自抗扰的船舶曲线航迹跟踪控制

针对欠驱动船舶的曲线航迹跟踪问题,首先采用自抗扰控制技术,通过扩张状态观测器实时估计和补偿系统的内部和外界扰动,将非线性快速终端滑模引入误差反馈控制环节,并采用幂指数趋近律,设计出快速终端滑模-自抗扰控制律,提高系统的收敛速度和误差跟踪精度,减小系统的抖振;然后对野本船舶模型简化变形,构造降维方程,将航迹跟踪问题转化为航向镇定问题.Simulink仿真结果表明,控制器能够实现船舶对期望曲线航迹的快速、精确跟踪,具有良好控制效果.     

基于DSC的欠驱动船舶路径跟踪神经滑模控制

为进一步提高船舶路径跟踪的准确性和稳定性,针对欠驱动船舶易受外界环境的干扰和模型不确定等问题,提出一种基于动态面技术的神经网络滑模控制策略。在虚拟船逻辑制导算法的基础上,结合反步法对虚拟控制律进行设计,引入动态面技术对虚拟控制律的导数进行估计,避免因直接求导而增加计算负担。在动力学回路设计中,将径向基神经网络与滑模控制相结合,设计神经网络权重的自适应律,实现对系统非线性项的在线估计和对实际控制律的设计。采用Lyapunov直接法证明闭环系统的稳定性,并对一艘长为32m的单体船进行仿真试验。结果表明,该控制策略可行,能实现对欠驱动船舶路径的有效跟踪。     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

基于逼近的动态面二阶滑模的船舶航向跟踪控制

针对船舶航向非线性运动数学模型存在不确定性误差的情况下,提出一种新颖的动态面二阶滑模智能控制方法.首先采用动态面控制(DSC)技术,以消除传统Backstepping方法中存在的"计算爆炸"问题.为了削弱滑模控制中固有的抖振效应,提高系统的鲁棒性,引用了一种新颖的二阶滑模控制方法.然后直接利用径向基神经网络技术逼近模型误差,同时采用最少学习参数(MLP)技术,以减少控制器的计算负担,所设计的控制器可以保证闭环系统中所有信号一致最终有界,并使跟踪误差任意小,最后通过仿真验证所提算法的有效性.     

基于滑模变结构的船用永磁同步电机直接转矩控制

电力推进在船舶动力系统中应用得越来越多,本文对船用永磁同步电机直接转矩控制进行仿真研究.针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大,逆变器开关频率不稳定等问题,将滑模变结构控制策略引入.设计转矩和磁链2个滑模控制器,取代传统直接转矩控制中的2个滞环比较器,再运用空间矢量脉宽调制方法,控制电机运行.仿真结果表明这种控制策略能有效减小传统直接转矩控制存在的磁链和转矩脉动,实现逆变器开关频率恒定,并且对系统参数变化及外界扰动具有鲁棒性强的优点.     

一种具有鲁棒性的海浪干扰滤波器

  目的  潜艇在复杂海况下进行水面航行时,为实现低噪操舵控制,  方法  采用潜艇水平面线性运动模型,并利用基于双幂次趋近律的滑模控制对参数变化和外部干扰不敏感、响应速度快、容易实现等优点,设计航向控制器。针对海浪干扰问题,利用非线性扩张状态观测器（NESO）设计海浪滤波器,用以补偿系统外部干扰。  结果  理论推导结果证明了航向滑模控制器的稳定性,并通过Matlab仿真结果验证了其良好的滤波效果。  结论  研究结果表明,该航向滑模控制器在不同航速、不同海况、不同浪向下均可实现低噪、快速、高精度的航向控制性能。