基于模糊理论的船舶减摇鳍智能控制系统分析

船舶减摇鳍系统是船舶与海洋工程的一个重要系统，目前已在客船及军用舰船上得到广泛应用。减摇鳍对提高船舶的耐波性、适航性、稳定性以及快速性具有很重要的作用，并能延长船舶使用寿命、改善设备与人员的工作条件、提高客船旅客舒适度或提高军用舰船的战斗力。减小船舶横摇是目前船舶运动控制领域的重要课题之一。本文以船舶减摇鳍系统作为研究对象，对船舶减摇鳍系统变参数PID控制和智能模糊控制算法进行系统阐述。减摇鳍系统目前大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器，控制器的性能对船舶自然横摇周期和无因次衰减系数有很大的依赖关系。由于船舶横摇运动的复杂性、非线性、时变性等特点以及海况的不确定性。经典的PID控制难以获得满意的控制效果，采用先进的控制策略是解决这一问题的有效方法。     

一种简化的减摇鳍自适应神经网络控制

基于Lyapunov稳定性定理和动态面控制技术,针对船舶减摇鳍系统提出了一种自适应神经网络控制设计方法。本文采用动态面控制技术,以消除传统Backstepping方法中存在的“计算爆炸”问题,同时从实际应用的角度出发,充分考虑系统中存在的显著不确定性,并运用径向基神经网络对不确定性进行估计及补偿。此外,采用最少学习参数技术,以减少控制器的计算负担,使所设计的控制器更贴近工程应用。本文所设计的控制器保证了船舶减摇鳍系统信号一致最终有界,使系统输出收敛到一个较小区间。最后通过数值仿真验证了所提算法的有效性。     

减摇鳍PID控制器参数的修正

为了克服现有减摇鳍系统PID控制器参数选择难的问题,提出了用实际海试结果修正减摇鳍系统PID控制器参数的方法;通过对某船实际海试结果的分析和仿真,修正了设计阶段得到的PID控制器参数,从而极大地改善了系统的减摇效果;在减摇鳍PID控制器设计中,船舶固有横摇周期T对参数选定影响大,而无因次横摇阻尼ξ的影响较小,因此控制器参数调节应以船舶固有横摇周期的变化为主.     

减摇鳍变参数最优控制器及其设计

为了减小船舶横摇运动参数、船舶航向和海浪扰动的变化对减摇鳍性能的影响,减摇鳍PID控制器的参数k_1、k_2和k_3应随之变化。文章提出了变参数PID控制器的原理,在此基础上提出了一种变参数最优PID控制器的设计方案,并对此设计方案进行了计算机仿真。仿真结果表明了当船舶自然横摇周期和无因次横摇衰减系数变化时,在各种浪向下,具有变参数最优PID控制器的减摇鳍都有很好的减摇效果。     

鲁棒极点约束的船舶减摇控制研究

针对存在随机海浪干扰、未建模动态和模型参数不确定性的船舶,兼顾控制器输出约束,提出采用LMI(Linear Matrix Inequality)区域进行闭环极点配置,考虑混合灵敏度S/R/T问题,设计了具有鲁棒极点约束的船舶减摇鳍H∞控制系统,对混合灵敏度S/R/T问题、权函数的选择等问题进行了研究,通过仿真验证了这一设计的可行性,所设计的船舶减摇鳍系统不但具有抗干扰性能,而且具有鲁棒稳定性.     

减摇鳍/水舱联合减摇系统模糊自适应滑模控制

针对减摇鳍和被动式减摇水舱设备在不同航速下的减摇特点,建立了船舶减摇鳍/水舱联合减摇系统的横摇数学模型。结合模糊自适应控制良好的逼近特性和滑模控制算法对扰动和模型参数变化的不灵敏性,设计了减摇鳍/水舱联合减摇系统的模糊自适应滑模控制器。采用实船参数的仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的自适应性和鲁棒性,减摇鳍/水舱联合减摇控制系统在不同海况和不同航速下均具有良好的减摇效果。     

遗传算法整定在船舶减摇鳍电伺服系统设计中的应用

降低船舶在风浪流等环境中的横摇能减少船舶航行的事故。通过船舶减摇鳍电伺服系统能够提高系统的过载保护、提高输出转矩。本文将遗传算法应用于PID控制参数的整定过程中,通过仿真实验说明本文算法在船舶减摇过程中稳定性好、鲁棒性强,更适合于船舶减摇鳍电伺服系统的设计。     

超小型减摇鳍变参数PID电控系统的实现与分析

超小型减摇鳍安装于小型船舶上,为了减小船舶的横摇,采用变参数PID控制系统不失为一种行之有效的方法。建立并分析了变参数PID系统的数学模型,通过使用IAP15F2K61S2单片机来实现减摇鳍控制器的硬件和软件设计,使减摇效果更加理想。     

基于永磁同步电机的零航速减摇鳍伺服系统研究

现有的船舶零航速减摇鳍都采用液压伺服系统，但是存在许多缺点。为了克服这些缺点，探索了电伺服系统在零航速减摇鳍上的应用。根据零航速减摇鳍的负载特性和对驱动能量的要求，选择了适合该系统的驱动电机和主电路形式。按照从内环到外环的顺序确定调节器的形式和参数。为了减小负载扰动的影响，设计了适合该系统的非线性PID调节器，并提出了一种实用的参数整定方法。在Matlab平台上对该伺服系统进行仿真，仿真结果表明，系统动态性能良好，完全满足零航速减摇鳍的要求。     

基于混沌分析的船舶参数激励横摇运动及其减摇鳍控制研究

船舶参数激励横摇可能导致船舶的大幅度横摇运动,威胁船舶、货物和海上人命安全。为了减小参数激励带来的不利因素,通过李亚普诺夫指数和功率谱对船舶在规则纵浪中运动的稳定性进行分析。从而分析船舶参数激励横摇运动的产生机理,不仅分析了船舶参数激励横摇产生混沌现象的条件,而且确定出船舶参数激励横摇运动的安全与危险区域。然后基于Backstepping算法和闭环增益成形算法设计出减摇鳍控制器,并且在考虑一定的干扰后进行了仿真试验。仿真结果表明该控制策略对于消除船舶参数激励横摇系统的混沌现象是十分有效的,并且其鲁棒性能令人满意。     

基于对象模型的气垫船航行控制专家系统

本文介绍了一个基于对象模型的气垫船航行控制专家系统，系统先建立气垫压力分布控制的数学模型，然后按照气垫压力分布均匀的控制要求设计推理系统，系统在执行推理的过程中，实现气垫船升沉自动控制的目的。     

水翼艇最佳控制研究

本文探讨了最佳控制在水翼艇姿态控制上的应用,使用数字机对全浸式水翼艇的控制进行辅助设计和闭路仿真。初步结果表明:基于现代控制理论设计的自动驾驶仪,可以取得显著优于古典控制的控制效果。对所论最佳控制系统的实现,本文提出并论证了一种切实可行的水翼艇分级-分散微处理机控制方案。     

水下智能潜器分布式控制系统设计与实现

分布式控制系统是水下管能潜器的重要部分．本文采用分层控制结构，即执行级、协调级和组织级，实现了潜器的控制系统。文中首先介绍了控制系统的组成，然后分别介绍了执行级采用神经网络实现自适应控制的方法，协调级中实现全局和局部路径规划的方法，以及组织级中基于行为分解的任务规划方法。文中给出了系统的仿真和实验结果。     

人工神经网络控制器在水下无人运载器导航中的应用

本文以水下无人运载器（AUV）绕平面圆周航行的速度、位置控制为例，推广到任何轨迹的控制问题。利用神经网络学习AUV运行的内在规律，预测未来一步的运行情况，并用改良的PID方式前馈与后馈相结合控制其执行机构。系统学习、预测及PID各增益量利用GESA（GuidedEvolutionarySimulatedAnnealing）全局优化方法求得。本方法具有自适应性、强非线性及前馈控制等特点，优于其它一般的控制器。     

猎雷艇声纳基阵俯仰角姿态伺服系统变结构控制

本文对猎雷艇声纳基阵俯仰角姿态伺服系统分别进行了频域法控制规律的设计和变结构控制律的设计，对两种设计由于基阵附加惯性力矩的变化而引起系统参数变化的工况进行了数字仿真，并给出了仿真结果。     

自适应神经网络控制器用于自治式水下机器人导航

用二维的运动学模型模拟研究自治式水下机器人的导航控制系统；控制系统由函数链网络的前馈控制器和函数链网络的ＰＩＤ控制器组成。模拟结果表明，此控制系统具有良好的鲁棒性，有较强的适应环境变化的能力和抗干扰能力。     

船舶柴油机-调距桨自动控制推进系统实时仿真

本文论述了基于微型电子计算机(笔者使用TRS-80微型计算机)对船舶柴油机-调距桨联合自动控制系统进行实时仿真的方法。并用该实时仿真系统获得了船舶推迸系统的动态特性曲线。解决了这个多输入、多输出、非线性的复杂自动控制系统的动态特性求解问题。本文重点探讨建立该实时仿真系统的两个关键问题:(1)对象的非线性;(2)微型计算机速度慢与实时仿真要求速度快的矛盾。     

功能分布式双微机系统用于船舶自动导航

本文概述一个专用双微计算机功能分布系统在船舶导航自动化中的应用。分布式计算机系统由于具有模块化、功能强、性能好等特点,能完成较大、较复杂的任务。一个TRS-80微型机和Z-80单板机组成的功能分布式系统,既能完成实时处理、控制等功能,又能完成大量运算。对于特定的目的,可以利用分布系统各单机已有的软件,降低系统设计成本和研究周期。 着重介绍本系统软件主要解决的几个问题:(1)系统的通信;(2)BASIC语言程序的中断处理;(3)在Z-80机中处理中断的方法。     

水下机器人三维路径制导控制器设计

本文从水下机器人的具体结构出发，根据视线制导控制规律推导了水下机器人的一个三维变结构路径跟踪控制器。仿真结果令人满意。     

论现代造船体制的特征和实践

中国一流船厂的造船综合生产效率仅为国际水平的十几分之一。症结在于尚未建立起符合成组技术原理的现代造体制，笔者认为，混合工种的生产组织，流通量控制的生产管理，分道布置的生产流程和壳舾涂一体化的作业方法是现代造船体制之基本特征，其实质是柔性化的流水生产，笔者提出了以理论研究为牵引，造船之首道工序为起点，从改革最基层的生产组织，建立“微型工厂”做起的实施思路，同时，论述了结合江南造船厂新建管子车间，广州