基于Backstepping的船舶减摇鳍控制

选用研究对象为船舶减摇鳍系统的非线性数学模型，对该系统考虑执行机构的影响，运用Backstepping方法设计一种非线性控制器，同时利用Matlab中的Simulink工具箱对相同海况下未进行减摇控制，和在设定航速下采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明：该控制策略对于考虑执行机构的减摇鳍非线性控制系统十分有效，鲁棒性较强，且设计过程简单。     

减摇鳍单神经元控制方法研究

将单神经元控制应用于减摇鳍控制系统中,并根据减摇鳍控制系统的特点对单神经元控制进行了改进。仿真实验表明单神经地控制能够克服传统ＰＩＤ控制器适应性差的缺点,具有较好的容错性和较强的适应性非线性的能力,减摇鳍系统的减摇效果有较大提高。     

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。     

滑模变结构理论在船舶减摇鳍中的应用

以船舶减摇鳍控制系统为研究对象,将滑模变结构理论应用于船舶减摇鳍控制系统,提出一种减摇鳍滑模变结构控制器并完成该控制器的理论实现;基于船舶横摇运动的线性方程,对不同浪向下的船舶横摇运动进行系统仿真。结果表明:与常规PID控制相比,滑模变结构控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制

根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。     

数字液压减摇鳍半实物仿真系统设计

为能有效研究数字液压减摇鳍装置,开发了由仿真计算机、可编程控制器(PLC)、数字液压随动机构等构成的半实物仿真系统.该系统采用Matlab编制了风浪及船舶横摇运动的仿真程序,在LabVIEW中设计了运动控制器与人机交互界面,实现了数字液压减摇鳍的计算机半实物控制,得到了理想的控制参数和减摇效果.结果表明:系统人机界面友好,控制参数修改简便,仿真度高,对数字液压减摇鳍实际设计与应用具有较强的理论指导意义.     

基于遗传算法的减摇鳍-被动水舱综合平衡系统最优控制器研究

综合减摇鳍与被动减摇水舱2种减摇装置的优缺点,采用一种优良的全航速下的减摇方案-减摇鳍-被动水舱联合综合减摇装置,在此基础上建立船舶-减摇鳍／水舱系统的数学模型。针对系统数学模型的复杂性,并考虑实际应用,采用遗传算法进行了PID控制器参数的寻优。同时,结合实船进行仿真,对仿真结果进行了分析。分析结果表明,基于遗传算法设计的综合系统控制器可以满足系统要求,为综合系统的实际应用提供理论依据。     

基于模糊理论的船舶减摇鳍控制系统研究

以船舶减摇鳍控制系统作为研究对象,应用模糊控制理论提出一种基于Fuzzy推理的模糊控制器并完成模糊控制器的理论实现。基于船舶横摇运动的线性方程对不同浪向下的船舶横摇运动进行了系统仿真。仿真结果表明,与常规PID控制相比,基于Fuzzy推理的模糊控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

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。     

船舶减摇鳍动态负载研究分析

减摇鳍是一种降低舰船横摇运动,提高舰船航行稳定性的有效装置,其基本组成部件包括鳍结构、驱动装置和电气控制系统3部分。为了使减摇鳍的减摇作用最大化,研究减摇鳍的动态负载响应和水动力特性有重要意义。本文建立了船舶横摇的运动学模型,在其基础上开发了船舶减摇鳍电液负载仿真试验平台,并进行了仿真试验平台的性能补偿设计和船舶减摇鳍的动态负载响应仿真。本文有助于提高减摇鳍的流体力学特性,改善减摇鳍的设计水平。     

船舶减摇鳍系统H^∞控制器设计

利用Ｈ＾∞控制理论对船舶减摇鳍横摇姿态控制系统进行了混合灵敏度设计,并针对船舶减摇鳍系统的特殊性,解决了Ｈ＾∞控制器设计中与该系统不匹配的有关问题。     

CMAC与PID的复合控制在减摇鳍中的应用

提出了CMAC与PID复合控制的算法,并以此用于船舶非线性横摇减摇鳍中。以PID控制为反馈控制来保证控制系统的稳定性且抑制扰动,以CMAC为前馈补偿控制器实现系统的逆动态模型来确保系统的控制精度和响应速度。为了提高CMAC神经网络实时在线学习的快速性和准确性,采用了基于信度分配的CA-CMAC-AMS学习算法。其仿真结果与传统的数字PID控制相比较,表明了该复合控制提高了减摇鳍控制系统的减摇效果,并具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。     

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。     

减摇鳍变参数PID控制器的设计

传统的减摇鳍ＰＩＤ控制器不能在各种海情和各种航速，航向下保持最优的减摇性能。本文提出了一种变参数ＰＩＤ控制器，它选用了一组性能指标，利用改变控制器参数来达到在各种航向，航速和海情下的减摇鳍的最优减摇效果。文中还提出了利用８０９７ＢＨ单片机实现变参数控制方案。     

减摇鳍电液负载仿真台H2/H∞控制器的研究

为了提高减摇鳍加载系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,将混合H2/H∞控制理论和线性矩阵不等式(LMI)方法应用于减摇鳍加载系统的设计,将减摇鳍加载系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞风控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式(LMI)方法所设计的混合H2/H∞状态控制器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,改善了加载系统的各项性能.     

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。     

船舶力控减摇鳍系统建模与仿真

针对海浪的随机干扰、船舶模型的不确定性和控制器输出约束，采用升力反馈控制的全新方法，建立系统数学模型，运用H∞控制理论考虑混合灵敏度S／KS问题设计了控制器，对混合灵敏度S／KS问题模型、权函数的选择等问题进行了研究，同时结合具有实船，利用MFC和OpenGL三维图形库，建立了在微机上实现交互式实时控制、同时显示直观的实时多媒体动画的力控减摇鳍仿真系统，给出了仿真结果，并对仿真结果进行了分析     

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。     

一种船体减摇装置控制系统优化设计

船舶在航行过程中会由于一系列因素产生横摇,通过对减摇鳍的自动化控制部分进行系统优化设计,先构建船体横摇模型,再通过横摇角和船体各项参数计算得出优化后的系统传递函数,并对减摇鳍的控制电路进行优化仿真,证明其可行性。