光电跟踪伺服转台控制技术

论文介绍了一种光电跟踪伺服转台系统的控制原理,提出并研究采用交流伺服电机驱动,旋转变压器反馈,ARM9数字控制器,PWM功率驱动的方案。应用带速度前馈和转矩前馈的闭环增量式PID控制策略,实现了对目标的高精度稳定跟踪。对系统硬件电路、控制算法、软件流程等做了详细的介绍。系统利用ARM9丰富的片上资源,极大地简化了电路的硬件结构。实验表明,本系统采用的控制策略使得系统获得了优良的动态品质和较高的跟踪精度。     

船舶六自由度转台电液伺服系统参数整定方法

针对船舶六自由度转台电液伺服系统的参数整定问题,提出一种基于多目标遗传算法和多属性决策的PID参数设计方法,综合考虑了系统超调量、稳定时间和ITAE指标,采用多目标遗传算法求出Pareto最优解。使用客观赋权的信息熵法对最优解的属性进行权值计算,然后采用逼近理想解的排序方法（TOP—SIS）进行多属性决策（MADM）研究。计算了转台电液伺服控制的数值算例,结果表明本文提出的联合方法通用性好,所设计的PID性能优异,适合工程实际应用。     

基于扩张观测器的ROV固定时间轨迹控制

针对六自由度遥控无人潜水器（ROV）的轨迹规划控制问题，提出基于固定时间扩张观测器的非奇异积分终端滑模控制方法。建立考虑系统模型不确定性及外界扰动的ROV六自由度数学模型，采用一种基于固定时间收敛的扩张状态观测器，实现对系统集总干扰的准确估计以补偿控制系统的控制律；设计固定时间非奇异积分终端滑模控制器以保证ROV系统的轨迹跟踪性能，并基于Lyapunov稳定性理论证明系统的固定时间稳定性。仿真结果表明：与以往控制方法相比，文章所提方法提高了控制系统的性能及精度，可保证水下机器人在不同初始状态下均能在固定时间内达到轨迹跟踪的效果。     

大姿态角入水时的鱼雷半实物仿真方法研究

通常在采用立式三轴转台进行鱼雷入水时的控制系统仿真时;当鱼雷俯仰角大于-70°时,控制系统半实物仿真中会出现发散,当鱼雷俯仰角为±90°时,立式三轴转台的内环轴与外环轴重合,无法提供3个自由度的运动,致使鱼雷姿态仿真无法进行,导致仿真试验失败。本文分析传统欧拉角法缺陷,合理定义欧拉角以及设置转台的角速率限幅值和角加速度限幅值,可以实现大姿态控制系统的半实物仿真,并结合某产品进行仿真试验和分析,对大姿态角入水下的半实物仿真具有参考价值。     

港口起重机操作模拟器

为使起重机的操作培训工作不依赖于实机作业，以达到安全、经济、高效的目的，笔应用计算机实时仿真模拟技术，开发了集机-电-液于一体的多功能港口起重机操作模拟器。该模拟器以三维动画模拟岸边集装箱起重机和轮胎式门式起重机的工作过程和天气条件，以6自由度液压伺服振动台模拟司机室振动，采用工业控制计算机和建立在Windows平台上的FIX工业自动化软件进行数据采集、监控和处理。该模拟器具有技术领先、场景逼真、动感强劲、实用性强等特点。     

基于多媒体时钟的定时控制

由于Windows平台图形界面的易操作，使得在各行各业得到迅速的普及。这在工业控制领域也不例外，但是由于Windows操作系统在大部分情况下是以队列形式工作的，使得在Windows下实现实时控制成为了难题。利用多媒体时钟可以很好地实现Windows实时控制。     

旋转惯导捷联算法

针对旋转惯导计算原理,分析了转台测角、测速误差对系统精度的影响。为确定其影响程度,将转台测角、测速误差等效为相应量值的陀螺仪漂移。理论计算和仿真结果表明,转台测量误差特别是测速误差对惯导系统造成较大的影响。提出改进的旋转惯导捷联算法,该算法在姿态更新和导航计算后引入转台转角信息而不涉及转速信息,从算法原理上消除了测速误差对系统精度的影响。     

采用现代双自由度控制器设计的直流伺服电动机鲁棒速度控制

本文提出一种以双自由度控制器的参数化为基础的直流伺服电动机鲁棒速度控制系统。这种伺服系统可从根本上改进闭环系统的特性，即在不改变指令输入响应的情况下，提高干扰力矩的抑制性能和对系统参数变化的鲁棒性。本文还介绍了在实验室实验中采用微处理机控制器所获得极好控制性能的实例。     

数控无磁三轴转台控制系统研究

以数控无磁三轴转台的研制为背景,针对控制系统创造性的提出了伺服电机与液压马达联合控制的方法,并对该方法的实现过程予以研究。该研究工作对无磁三轴转台控制方法的探讨,以及提高转台控制系统的频响和动态伺服精度具有实用工程价值。     

集散控制结构在工业控制系统中的应用

对复杂大系统进行直接多目标的最优化控制，实际上几乎不可能实现。只有运用先进的计算机网络技术，采用集散控制结构，才是实现大系统综合控制的理想方案。在简要介绍分级分布式控制结构的设计原则后，结合油脂总厂目任务对系统的组成、网络的建立及其作用进行了具体的阐述。系统采用了先进的图形控制软件，本文详细介绍了图控系统中构思独特的数据格式和传递方式。     

深海平台砰击载荷的数值分析

文章以深海平台为例,研究在迎浪海况的作用下,波浪对平台的砰击效应.将平台简化为大尺度,深吃水,几何形状规则的刚体,采用计算流体力学中的有限体积方法,将计算区域划分为一系列不重复的控制体积,使每个网格节点周围有一个控制体积,求解离散方程,利用流体体积理论捕捉自由表面的波形.依据三阶斯托克斯波波浪理论,利用fluent软件建立相应的数值水槽,并进行造波及消波设置,得到稳定的波浪场.采用固定平台六自由度的方法,初步地对平台所受的波浪砰击载荷进行分析计算.     

一种新型船模水动力性能测试装置研究

目前,国内外的船模水动力性能测试装置均为平面运动机构,使得船舶水动力导数的测量范围有限,而一种新型船模水动力性能测试装置,即六自由度船模水动力性能测试装置可以扩大这一测量范围.从六自由度平台的工作原理,六分力天平量程的确定和测试装置总体设计3个方面来具体研究和设计六自由度船模水动力性能测试装置.首先具体介绍六自由度平台的工作原理,即平台6根运动杆的运动与船舶六自由度运动的对应关系;然后建立船舶六自由度运动所受力和力矩的初步计算公式,以国内外平面运动机构的具体技术性能指标为依据,确定试验装置中的六分力天平的量程;最后确定测验装置的整体设计,设计出现有船池拖车平台的具体形状与尺寸.以此为依据,综合考虑拖车平台的受力情况及拖车架和六自由度平台的安装方式,确定拖车架的具体结构形式与尺寸大小,得到三维示意图、二维安装图与尺寸图,进行结构强度分析.     

半潜平台动力定位系统模型预测控制器设计(英文)

This paper researches how to apply the advanced control technology of model predictive control(MPC) to the design of the dynamic positioning system(DPS) of a semi-submersible platform.First,a linear low-frequency motion model with three degrees of freedom was established in the context of a semi-submersible platform.Second,a model predictive controller was designed based on a model which took the constraints of the system into account.Third,simulation was carried out to demonstrate the feasibility of the controller.The results show that the model predictive controller has good performance and good at dealing with the constraints of the system.     

舰船在三维非规则波中的航向航速优选

文章探讨了舰船在三维非规则波中，基于方向谱的六自由度摇荡及动力响应统计特征值的计算方法，并给出了计算结果和实船海试结果的对比，证实了算法是可行的，精度高于舰船在二维非规则波中基于频谱的计算结果。在此基础上，提出了舰船在三维非规则波中航向航速优选的求解模式和算例。     

港口工程三维CAD设计平台研究

由于现有主流的产品设计都已转向全三维设计模式为主,因而港口工程也逐步趋向全三维工程设计。文中提出实现港口工程全三维设计所需的三维CAD设计平台的设计思路,提出了港口工程三维CAD设计平台的构成与技术要点,同时还给出了实现该设计平台各个模块所需要的技术要点及实现这些技术点所需要的方法和思路。该设计平台以三维构件化设计为基础,并在此基础上实现构件装配、结构分析、构件配筋、工程出图和协同设计等诸多功能。     

基于极点配置的海洋平台粘弹性阻尼振动控制

对随机波浪激励的多自由度海洋平台模型进行动力分析,研究基于粘弹性阻尼器的海洋平台振动控制及阻尼器的位置优化,提出使用极点配置技术实现粘弹性阻尼器的优化定位;粘弹性阻尼器采用开尔文模型,将其对结构的作用看作是位移和速度的反馈控制.针对一海洋平台计算模型,在随机波浪载荷作用下进行平台振动响应分析及阻尼器的位置优化设计,结果表明采用极点配置技术设置粘弹性阻尼器,平台位移和加速度响应得到有效控制.     

基于自适应反步法的欠驱动UUV空间路径点跟踪控制

解决了一类欠驱动UUV系统在空间6自由度运动中的路径点跟踪控制问题。首先采用拉格朗日方程的形式,建立UUV的6自由度运动学模型和动力学模型,并基于Line-of-sight法建立欠驱动UUV的路径点跟踪误差模型;然后提出了基于反步法设计满足动力学限制的综合控制器,设计自适应律以抵消海流的干扰,并基于Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性;最后仿真结果验证了该控制器的有效性,实现了欠驱动UUV三维空间的路径点跟踪控制。     

一新型深吃水平台的概念设计(英文)

The authors analyzed requirements for a new deepwater platform, from conceptual design to hydrodynamic analysis. The design incorporated Deep Draft Multi-Spar (DDMS) that allowed easy fabrication, reduced costs, and provided favorable motion performance. It also provided a dry tree system and other benefits. The conceptual design process included dimension estimation, general arrangements, weight estimation, weight distribution, stability analysis, etc. A high order boundary element method based on potential theory and the modified Morison equation was used to predict the hydrodynamic and viscous effects of this new concept platform. The response amplitude operators (RAOs) were acquired and compared with those of a typical Truss Spar. The response of the platform to the JONSWAP spectra of 3 different extreme ocean conditions was analyzed to evaluate the seakeeping ability of the new concept. The results revealed favorable motion performance due to all the degrees of freedom available.     

带吊舱水下机器人运动建模与仿真(英文)

To provide a simulation system platform for designing and debugging a small autonomous underwater vehicle’s (AUV) motion controller, a six-degree of freedom (6-DOF) dynamic model for AUV controlled by thruster and fins with appendages is examined. Based on the dynamic model, a simulation system for the AUV’s motion is established. The different kinds of typical motions are simulated to analyze the motion performance and the maneuverability of the AUV. In order to evaluate the influences of appendages on the motion performance of the AUV, simulations of the AUV with and without appendages are performed and compared. The results demonstrate the AUV has good maneuverability with and without appendages.     

海上供应船旁靠大型浮式平台耦合 响应的模型试验研究

对大型浮式平台与供应船之间的旁靠带缆系统进行选型设计,同时开展两船旁靠作业时耦合响应特性的水池试验研究。重点分析两船体六自由度的相对运动特点、旁靠系泊缆的受力以及护舷的挤压应力随风浪流角度的变化规律。试验表明:两船在纵荡、横荡及首摇这三个低频方向的相对运动幅度较小,一般不会成为制约旁靠卸载作业的控制因素,但另外三个波频方向运动具有一定的独立性,且不受旁靠缆绳的约束,是影响旁靠作业窗口期的重要因素;缆绳张力和护舷挤压力对来流角度较为敏感,且供应船处于上风位时,缆绳的张力、护舷的挤压力比其位于下风位有明显增大,建议供应船尽可能位于浮式平台的下风位旁靠作业。