船舶动力定位系统最优控制器的仿真设计

根据动力定位船舶运动模型进行仿真建模,给出一种基于Kalman滤波的LQG控制器的仿真设计,并进行系统仿真实验。结果表明滤波器和控制器性能良好,仿真设计切实可行。     

船舶动力定位系统控制器的设计

提出了完整的基于船舶运动数学模型的动力定位系统，并且提供了定点控制和跟踪控制两种控制方法，在跟踪控制中引入船舶运动的参考轨迹模型。应用基于卡尔曼滤波的状态观测器得到控制所需的船舶低频信号，控制器的设计采用了考虑积分作用环节的改进LQG算法，同时引入前馈以补偿风力作用以及参考轨迹模型带来的影响。最后控制器的性能通过系统的仿真得到验证。     

船舶动力定位系统设计及试验研究

本文把自适应卡尔曼滤波器理论和最优控制理论应用于典型的船舶动力定位系统。它是基于线性化的船舶运动方程,通过自适应卡尔曼滤波器对船舶在风、浪、流的作用下的高频运动和低频漂移分别进行估计,以保证定位控制仅仅对船的低频漂移进行补偿。本系统中的自适应滤波能自动适应海况的变化,以保证估计参数的精确。该系统设计已在中国船舶科学研究中心耐波性水池通过模型试验进行了验证。     

浅析船舶动力定位系统的控制技术

动力定位系统作为一种闭环控制系统,其通过测量系统检测船舶实际位置和目标位置之间的偏差,然后依照环境外力的影响计算出促使船舶回归目标位置需要的推力,对整条船的各种推进器分配推力,推进器产生一定的推力以后与风、浪、流等外力干扰相抗衡,从而确保船舶顺着确定的航道航行。文中首先简要介绍了船舶动力定位系统的组成部分及工作原理,然后分析了PID控制技术,LQG控制技术,模糊控制技术,神经网络,DRNN神经网络等,最后展望了船舶动力定位系统控制技术的发展。     

船舶动力定位系统的数学模型

阐述了船舶动力定位系统的发展，给出了完整的动力定位系统的船舶低频与高频运动、推力器、风、浪、流等数学模型，最后给出了综合运动模型。     

船舶动力定位系统简介

在各类海洋工程船舶中有一个基本相同的设备配置,就是都具有动力定位系统(DYNAMIC POSITIONING SYSTEM,简称DP)。我公司在1994年购入的工作船“华发”轮,是我国唯一的配有较旧型动力定位系统的船舶。现对船舶动力定位系统作一介绍,作为抛砖引玉。     

船舶动力定位系统参数辨识方法的研究

根据船舶动力定位控制系统设计的需要,针对水面舰船三自由度动力定位系统的结构和组成原理,提出了水面舰船动力定位控制系统模型参数的离线最速下降寻优的辨识方法,它既能节约系统模型参数的辨识时间,又能减少试验费用,从总体上提高了动力系统研制过程的工作效率。     

自抗扰控制在船舶动力定位中的仿真研究

控制技术是动力定位系统的核心技术,控制器的算法设计会影响动力定位的精度。本文在建立船舶低频运动动力定位系统模型的基础上,分别将PI控制器和自抗扰控制器应用于动力定位系统。给出自抗扰控制器算法,并对船舶无干扰状况下的横向位置、纵向位置和首向角进行建模仿真。仿真结果证明,自抗扰控制比传统的PID控制具有更好的动态性能,无超调,对船舶动力定位系统的实际定位能力有一定的指导意义。     

船舶喷水推进系统数学建模及仿真研究

在船舶喷水推进系统中,喷水推进装置控制系统参数设定正确与否将直接影响喷水推进泵的工作安全性.文章依据喷水推进系统的工作原理建立了适用于系统动态工况仿真的船舶喷水推进系统数学模型;从避免喷水推进泵在工作过程中进入使用限制区域的角度出发,重点对推进系统中主机与喷水推进泵的工作匹配关系进行了分析,并通过仿真研究对喷水推进系统某些关键控制参数的正确设定方法进行了具体分析.     

模糊控制器在船舶动力定位系统中的应用及改进

本文研究了船舶动力定位中模糊控制的应用问题,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定,并应用可变论域的思想对模糊控制器进行改进.对船舶的纵向运动进行了控制与仿真,并且做了比较与分析.仿真结果表明,改进的模糊控制器能对船舶的动力定位实施更有效的控制.     

船舶动力装置的可靠性检测数学建模仿真

提出基于模糊决策及集对分析的船舶动力装置可靠性检测分析方法,假设船舶动力装置中共存在若干传感器对动力转置的故障进行检测,确定隶属度函数,给出隶属度函数的详细数值。通过隶属度矩阵对所有传感器中各决策判断的可信度进行描述,依据最大隶属原则、阈值原则等完成模糊判断。在增强综合检测精度的前提下,采用最大隶属原则和阈值原则相结合的方法完成故障检测。将影响船舶动力装置的可靠性因素作为评价指标,评价指标及评价标准作为2个集合,并构成一个集对,在此基础上对船舶动力装置的可靠性进行检测分析。仿真实验结果表明,改进方法具有很高的检测精度。     

吊舱推进器船舶的操纵系统数学建模与仿真

吊舱推进器船舶是一种新型的电力推进船舶,这种船舶的稳定性和机动性良好,近年来获得了非常广泛的应用。为了提高吊舱推进器船舶的操纵水平,进而提高吊舱推进器船舶的动力特性,本文针对该船舶的操纵系统进行了深入的研究,并通过建立吊舱推进器船舶的操纵运动模型、海上干扰作用力模型,对吊舱推进器船舶的运动进行仿真试验,对改进该船舶的动力性能有一定指导作用。     

舰船动力系统动态建模仿真与分析

随着现代舰船电气化水平的不断提高,电力正越来越成为舰船的主要动力,基于电力技术的舰船动力系统正成为社会的研究热点。为更好分析舰船动力系统,合理和配置好舰船动力系统能源的产生、配置和使用,基于PSCAD/EMTDC软件对舰船动力系统进行动态建模和仿真分析。本文首先对舰船动力系统的主要组件进行动态模型的仿真分析,然后对整个系统在工况下进行仿真分析。仿真结果表明,系统各组件工作稳定,满足组件特性;舰船动力系统在工况下运行平稳,逐次添加负载后系统均能迅速进入稳定状态。     

船舶动力定位系统控制器设计研究

船舶在航行过程中,由于受风、海流和波浪等环境因素所产生的力和力矩的影响,致使船舶或平台产生平移和舷向的改变。船舶动力定位系统能够消除环境扰动力对船舶定位精度的影响,本文针对船舶在海上的定位和作业受到海洋环境的扰动力影响,建立动力定位系统控制器数学模型。系统通过采用自抗扰控制器,实时观测船舶运动状况及动力系统的总扰动,并根据系统扰动采用非线性反馈进行补偿。最后通过Matlab仿真验证了控制器具有很强的抗干扰能力。     

船舶中压电力系统的数学建模和PID控制器设计

随着船舶功能性的增多,船用电气设备数目随之增加,从而对船舶电力系统的要求越来越高。提高电压等级来高效配置电力系统资源是解决此问题的有效方法。中压电力系统是基于这种方法设计的电力系统之一,目前已广泛应用于船舶之中。本文将对中压电力系统进行数学建模,并且通过PID和CMAC-PID控制对其进行分析。     

船舶冰区航行动态建模

冰区航行船舶操纵仿真训练平台的建立,可完善现有航海操纵模拟器的操船训练功能。针对船舶冰区航行特点,运用微元法建立船舶冰区航行动态数学模型,并将该模型加载到航海操纵模拟器的平台开发中。利用微元法对船舶与冰层接触部分进行分析研究,得出船舶纵向、横向和垂向3个方向上冰层对船舶的冲击速度,从而得出船舶各个方向上受到冰块冲击力的大小,并将其加入到分离型船舶操纵运动数学模型中。通过对给定船型进行旋回仿真实验,实验结果表明本文建立的船舶冰区航行运动数学模型的误差在20%以内,可以应用于现有的航海操纵模拟器开发应用当中。     

船舶电站系统建模与仿真

为了实现船舶电站的运行分析和故障仿真,建立柴油机、船用发电机和负载的数学模型,并在此基础上运用MATLAB/Simulink技术完成船舶电站仿真系统.仿真结果表明,发电机输出信号稳定,能够满足船舶电站动、静态运行分析的需要.该系统能够实现船舶电站自动控制的仿真运行,对船舶自动化电站的运行分析具有重要的理论价值和实用意义.     

船舶动力定位智能PID控制器设计与仿真研究

由于船舶在海上的动力学特性具有非线性、大时滞和强耦合等特点,风、浪等外部干扰具有随机特征,因而船舶动力定位控制系统是一个复杂的非线性系统,一次性整定的PID参数难以取得理想的控制效果。鉴于PID控制器的性能完全取决于其控制参数,结合混沌粒子群算法、云模型控制和PID控制各自的优势,设计一种具有参数实时自整定功能的智能PID控制器。首先引入混沌粒子群算法离线优化PID参数使控制系统处于优化状态,再利用二维云模型控制对其进行在线调节以增强控制器的适应性和鲁棒性。仿真结果证明所设计控制器的可行性和有效性。     

舰船隔振系统的数学建模与分析

随着现代舰船事业的发展与进步,海上航行安全稳定的重要性逐渐突显出来。特别是舰船隔振系统,其气囊隔震器的承载性较强且固有频率不高,具有较高的驻波频率,所以在舰船振动控制中得到广泛应用。根据既有研究结果显示,充气压力会直接影响气囊刚度,伴随充气压力的不断提高,气囊的刚度也会随之增大,非线性特性明显。在舰船隔振系统研究领域,为确保舰船隔振效果,需合理地构建数学模型,并通过必要的验证,确定舰船隔振系统的有效性,为舰船海上航行提供必要保障。为此,有必要重点研究并分析舰船隔振系统数学模型的构建。     

基于固态功率控制器的分布式智能船舶配电系统

为了克服船舶传统机电式配电系统在智能化、信息化、体积重量等方面的不足,提出了基于固态功率控制器的分布式智能船舶配电系统。在深入分析分布式智能配电系统国内外研究现状、在船舶配电系统中应用意义、系统核心技术和组成架构的基础上,将该技术应用于船舶配电系统。这种分布式智能船舶配电系统不仅能实现供配电功能,更能提供远程负载功率控制,过流、过压、过热保护和实时状态监控,在设备体积和重量上也具有较大优势,大大提高了船舶配电系统的智能化、信息化、集成化程度。