基于LMI的舰船电力系统鲁棒H∞建模方法研究

基于鲁棒H∞控制的方法,提出并建立了3台发电机并联运行工况下舰船电力系统的数学模型.介绍了鲁棒控制的线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)算法,利用该算法设计了状态反馈控制器,并对含有该控制器的系统进行了仿真研究.     

Backstepping在船舶航向自适应鲁棒非线性控制器设计中的应用

船舶航向控制器在船舶整体控制系统中发挥着重要作用,是船舶安全稳定航行的关键。考虑到航行过程中外界干扰具有诸多不确定性,以及船舶控制存在非线性,本文利用Backstepping的设计方法,结合自适应鲁棒控制,提出带有积分器的航向控制器控制方案,并应用到船舶航向控制器的设计中,仿真结果证明该方案下的控制器有效性良好。     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

基于嵌入式的船舶控制器设计与实现

为提高船舶系统运行的稳定性,需要进行鲁棒控制设计。提出一种基于嵌入式的船舶控制器设计方案,首先采用自适应PID控制律进行船舶控制算法设计,然后在嵌入式ARM环境中进行船舶控制器的硬件设计,将控制算法加载到DSP处理芯片中,实现控制程序写入,完成嵌入式船舶控制器的集成设计和软件开发。实验测试结果表明,该船舶控制器具有较好的船舶位姿控制性能,提高了船舶航行的稳定性,控制器的鲁棒性较好。     

基于H_∞和μ综合的防空导弹鲁棒控制器设计

防空导弹飞行环境复杂,气动参数变化剧烈,使得被控模型存在有界干扰和不确定性参数大范围摄动;以俯仰通道为例,建模分析测量噪声和执行机构的不确定性,分别应用H∞和μ综合方法进行鲁棒控制器分析设计,仿真验证了鲁棒控制良好的动态性能和鲁棒性能。     

舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法

舰船航行时由于存在线性干扰,使得航向控制方法鲁棒性较差。为此,提出舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法研究。基于惯性坐标系的空间位置和姿态角,将舰船运动化为3个平面运动,建立舰船操作运动方程,依据运动方程,计算舵力及舵机特性,在考虑舵力的作用下,计算非线性控制律,去除线性干扰项,设计自适应鲁棒控制器,达到控制舰船航向的目的。测试结果表明:与传统的控制方法相比,设计的舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法转艏角速度更接近0,且船首向角定向需要的时间更少,说明该控制方法鲁棒性更好,适合应用在舰船航向控制中。     

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。     

基于H_∞控制理论的柴油机转速控制系统设计

针对柴油机非线性模型线性化分析过程中的不确定性问题以及现有的PID调速器对抵抗外部扰动不强的问题,试将鲁棒控制理论应用于柴油机转速控制。通过分析不确定系统鲁棒稳定性,建立H_∞控制系统并通过求解LMI方法得到H_∞控制律,利用Matlab/Simulink以及柴油机非线性机理模型设计仿真实验。表明本文方法相比PID控制器具有较强的模型容错性和抵抗外部干扰性,同时转速控制精度也有了较大的提升。     

基于超级电容储能的船舶电力推进系统鲁棒控制策略

在船舶电力推进系统中加入超级电容储能装置,能够实现对电网电能的回馈与吸收,从而使整个电网运行于最佳状态。因此如何实现对同步发电机及超级电容的控制关系到整个电网的质量。本文运用鲁棒控制理论设计出H∞混合灵敏度控制器对同步发电机及超级电容进行跟踪控制,然后在simulink中建立模型来验证所设计控制器的控制效果。结果表明,所设计控制器能够实现很好的跟踪效果。     

潜艇垂直面运动的鲁棒控制

为了提高潜艇控制器对各种不确定性的适应性,探讨了潜艇垂直面运动的跟踪控制问题。通过研究潜艇线性化模型的状态方程,提出了一种基于混合灵敏度的鲁棒控制算法。仿真结果表明,该算法在满足控制精度的基础上,具有较好的动态特性和鲁棒性,对模型的摄动具有良好的适应性,能较好的应用于潜艇垂直面的运动控制。     

动力定位船舶自适应反步逆最优循迹控制

针对动力定位船舶的循迹任务,提出了一种基于逆最优思想的自适应反步控制器,并对误差系统的稳定性进行了分析。首先对无干扰的动力定位船舶线性化模型设计最优跟踪控制器,利用时变Riccati方程进行反步状态变换得到误差系统,再基于 Lyapunov 函数对定常干扰设计自适应律和使系统渐近稳定的控制律,最后给出此控制律作用下的最优性能指标。该方法不用论证带有H∞范数的广义Riccati代数方程可解性,避免了传统非线性 H∞鲁棒控制需要求解 Hanmilton-Jacobi-Issacs(HJI)方程的问题。动力定位船舶的循迹控制仿真研究验证了算法的有效性。     

基于H∞鲁棒动态逆的无人机着舰纵向控制系统设计

针对舰载无人机着舰的纵向鲁棒控制问题,提出基于H∞最优控制理论和动态逆的控制系统设计方法。该方法考虑了舰尾流扰动和无人机机载传感器测量噪声的影响,以动态逆控制器作为主控制回路,以H∞最优滤波器对机载传感器测量噪声进行滤波,以H∞输出反馈控制器补偿舰尾流扰动的影响。仿真结果表明,所设计的控制系统具有良好的鲁棒性和跟踪特性,在舰尾流扰动和无人机机载传感器测量噪声的影响下仍具有良好的速度保持和轨迹跟踪能力,验证了该方法的有效性。     

船舶运动奇异系统鲁棒H_∞估计仿真与分析

全球化的发展带动了航运事业的腾飞,而由于航道资源的有限性,人们对船舶的航行控制要求也越来越高。为了应对各种环境变化对船舶航行控制带来的影响,保证航行的安全,人们对船舶运动的研究也越加深入。常规的船舶运动奇异系统面临着多种不确定的因素。因此,本文采用鲁棒控制的方法,重点对船舶航行中遇到的非线性控制问题进行研究,通过对控制系统稳定性和鲁棒性的仿真研究,设计了一种新型的反馈控制器,实现了对航行轨迹的良好跟踪。     

空间目标轨迹跟踪鲁棒最优预见控制算法的研究

针对系统已知的空间目标轨迹,提出了—种基于协调误差的空间目标轨迹鲁棒最优预见跟踪控制算法,其核心是将轨迹的协调跟踪误差和轨迹的位置跟踪误差考虑成系统的状态变量,并实施最优反馈控制．通过设计鲁棒状态反馈控制器,将鲁棒控制与最优预见控制结合起来,求出一种最优控制输入,使得它在已知系统干扰的情况下使得系统具有较好的跟踪性能和鲁棒性．     

一种船舶分散励磁式电力系统数学模型的建立方法

提出了一种根据鲁棒控制理论的设计思想建立电力系统数学模型的方法。在建模时,考虑了发电机端、主母线、电动机启动／卸载和静态负载等可能出现的扰动或短路等不确定因素。在对柴油发电机组、电动机和静态负载等数学模型解耦的基础上,分别列写出了直轴和交轴上的电压电流特性方程,最后根据鲁棒控制稳定性要求和电力系统观测要求列写出了电力系统的数学模型。     

一种新型导弹姿态稳定回路设计方法

针对参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法即采用定量反馈理论(QFT)设计,导弹在发射及转弯过程中,系统模型参数具有较强不确定性,且弹体参数随时间连续变化.本文以某型巡航导弹俯仰通道为研究对象,将定量反馈理论控制律设计方法应用于巡航导弹俯仰稳定回路控制系统的设计之中,设计该对象的姿态控制器并进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的控制律满足导弹不同特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能,且与传统PID控制相比,系统的过渡过程和超调量有了明显的改善.     

强风中普通商船动力定位的研究

为实现普通商船在强风浪中的动力定位,首先采取艏找风控制,然后使船舶保持顶风静止.该文采用基于闭环增益成形算法和精确反馈线性化算法的航向保持非线性鲁棒控制器与基于闭环增益成形算法的速度鲁棒控制器.建立了船舶顶风状态的非线性数学模型,为反映船舶在顶风静止状态的舵效,提出了等效船速的概念并推导出其计算公式.对处在强风(8级以上)、浪等扰动中的非线性船舶运动数学模型进行仿真,仿真曲线表明通过对船舶运动进行非线性鲁棒控制,实现了强风中普通商船的动力定位.     

水下机器人姿态保性能鲁棒控制物理仿真研究

将计算机仿真研究与物理仿真研究相结合,设计安装了自动平衡装置作为物理仿真系统对水下机器人姿态位置控制进行实验研究。结合具体系统设计了保性能鲁棒控制器,分析了调节设计参数对系统性能的影响;结合实际参数不确定范围确定了合理的设计参数范围;通过对计算机仿真和实际调试中存在的具体问题的分析,改进了系统设计。研究表明采用保性能鲁棒控制可以保证系统在较大范围的参数变化时,保持稳定并对随机干扰有较强的抑制。     

不对称信息理论在船舶运动控制中的应用

本文介绍了不对称信息理论，并针对舵阻摇控制系统，通过简化鲁棒控制算法和改进舵机执行机构性能，增加信息的传递量，在提高系统鲁棒性能的基础上，使该算法成为实际工程上可用的算法。闭环增益成形算法采用闭环系统中具有工程意义的参数直接构造出鲁棒控制器，其设计过程简单，且物理意义明晰。从仿真结果可以看出：当信息传递充分时，航向保持效果大大改善，打舵的频率和幅值明显降低，同时也较为节能。     

舰艇环航时电罗经主轴的鲁棒自抗扰控制算法

基于舰艇匀速环航状态下的电罗经主轴运动方程式,模拟电罗经主轴变化的过程,对该过程添加外界扰动并仿真计算。将鲁棒控制理论与标准的自抗扰控制技术相结合,设计了改进的自抗扰控制器(ADRC)。利用该改进型自抗扰控制算法对受到扰动的电罗经主轴的变化过程实现鲁棒自抗扰控制。算法的仿真结果表明,改进型的自抗扰控制技术其抗扰动效果明显优于H∞Kalman滤波器以及标准的自抗扰控制技术,可以获得较高的控制品质和理想的控制效果,具有较强的鲁棒性。