AVR单片机在船舶电站运行参数检测中的应用

船舶电站系统中包含了众多的控制设备和状态检测装置,每种设备和装置都可能存在互相干扰的情况,因此为了有效改善船舶电站的运行性能,同时保证船舶电力系统的稳定性。本文重点对船舶电站的参数检测系统进行了研究。本文基于AVR单片机,以ATmega16为核心控制器,对船舶电站的各项运行参数进行监控,重点对参数检测系统的硬件构成和数据采集模块进行介绍,最后结合PID控制算法,阐述参数控制原理。     

定距桨船舶轴中带发电机无功功率补充技术的研究

船舶电力系统中轴带发电机的功率输出效率直接决定了整个系统的工作效率,尤其是在定距桨船舶供电系统中,这种能源转化效率的提升会显著改善船只的综合性能。而常见的无功补偿技术能够有效改善电力系统的效率。本文重点对轴带发电机系统的功率转化过程进行研究,并建立高度吻合的数学模型,介绍一种基于电容并联的功率补偿技术。通过监测该技术对发电机功率的补偿效果,获得了功率损耗、谐波分布等重要性能参数,从而为以后的研究提供理论指导。     

基于神经网络的自适应PID船舶运动控制器研究

船舶在海上的运动不仅受到动力系统的推进作用,还受到来自海浪、洋流等干扰作用力的影响,为了提高船舶航行的安全性与稳定性,必须要采取恰当的船舶运动控制机制。传统船舶采用PID自适应控制器进行船舶的运动控制,该控制方式结构简单,但控制精度相对较低,本文系统研究了神经网络控制算法,并基于神经网络对船舶PID控制器进行改进,主要目的是改善船舶运动控制的效率与准确度。     

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。     

基于虚拟同步发电机的船舶光伏并网逆变控制策略

在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏并网逆变控制策略,在控制算法中引入功-频下垂特性和虚拟转动惯量,使并网逆变器具有与同步发电机相似的输出下垂特性及惯性阻尼;利用PSCAD/EMTDC建立船舶光伏电-船电并网电力系统仿真模型,分别对PQ和VSG模式下的电网频率/电压波动、光伏并网逆变器和同步发电机组承担的有功功率/无功功率进行分析,研究系统参数的暂态变化。结果表明:采用VSG控制策略能有效抑制系统频率波动,实现光伏并网功率的自动调节,并显著提高电网的稳定性。     

遗传算法和PID控制相结合的船舶水轮机调速系统设计

船舶水轮机发电装置的功率与轮机转速等因素有关,为了满足水轮机的发电质量,调节发电机输出功率与负载之间的动态平衡,必须要对水轮机的转速进行调节。本文分析PID控制算法和遗传算法的原理,基于2个控制方法设计一种船舶水轮机的调速控制器。该控制器结合了PID和遗传算法的优点,有利于提高舰船水轮机的发电效率。     

柴电混合电力推进船舶负载频率H_∞鲁棒控制

[目的]风、浪及海流等多种随机不确定因素会引起船舶综合电力系统负载频率的波动。[方法]采用电池补偿柴油发电机组输出功率与船舶需求功率之间的差值,对柴油发电机组进行二次调频控制,保证船舶电网功率平衡,抑制电网频率波动。建立综合电力推进系统频率控制状态空间模型,基于H_∞混合灵敏度原理,选取合理的灵敏度与补灵敏加权函数设计鲁棒控制器,采用线性矩阵不等式(LMI)方法对设计的控制器进行求解并进行算例仿真。[结果]系统幅频特性表明,设计的鲁棒控制器具有合理性,短时冲击信号作用下的性能表现满足指标要求。与传统PI控制器的对比结果表明,设计的鲁棒控制器能显著抑制随机扰动引起的电网负载频率波动,减小柴油发电机组与电池的功率变化,电池荷电状态(SOC)变化范围明显缩小,可提高船舶电力系统鲁棒稳定性与鲁棒性能。[结论]该系统在各种工况下都能稳定运行并且使电网频率稳定,同时提高柴油发电机组燃油经济性,减小废气排放。     

基于粒子群算法和PID相结合的船舶电喷柴油机自动控制

柴油机是船舶的主要动力来源,传统的柴油机采用机械液压式控制器,存在控制效率低、精度差的问题。近年来,基于自动化控制技术的船舶电喷柴油机成为了行业内的主流产品。本文研究船舶电喷柴油机的函数建模以及控制器搭建,采用基于粒子群算法和PID控制器的控制算法,显著提高了船舶电喷柴油机的控制效果。     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制研究

传统的船舶动力系统,主要依赖于人工控制,因此不可避免地存在人为失误,导致船舶动力控制失败,造成航行安全。而新型的船舶动力定位系统,主要依赖于电气化控制设备和自动化控制程序,并且系统的复杂度决定了必须采用先进的非线性控制算法,对动力系统进行优化。本文主要研究了船舶动力定位系统的非线性变量,并建立了基于全局的水面船舶轨迹预测算法,通过对控制器中的反馈环路进行优化,提高动力定位系统的稳定性及鲁棒性,同时结合云计算系统,将动力定位系统的数据采集后,进行大数据特性分析,从整体上提高了船舶的航行控制能力。     

船舶电力系统脆性的最大崩溃路径研究

船舶电力系统稳定性对于整个船舶的安全来说非常重要,尤其是在现代化的船舶系统中,包含了非常多的用电设备,而这些设备的用电负荷也在不断提升,这对整个船舶的电力控制系统提出了严峻的挑战。因此,为了增强船舶电力系统的生存能力,能够主动适应各种复杂的航行环境,必须避免电力系统发生崩溃性的故障。本文主要对船舶电力系统的脆性进行重点研究,建立电力系统的连锁故障防御模型。并对系统中的主要参数进行统一的优化,简化整个故障排除流程,降低了最大崩溃路径的传播。在对电力系统的脆性进行仿真时,重点对系统的稳定性和收敛性进行了验证。