船舶航向控制电子保持系统的误差补偿方法

船舶在航行过程中,受到导航与风速因素的影响,船舶航向控制电子保持系统会出现误差。为了修正误差会采用补偿的方法对其误差值进行修正。但是,传统的补偿方法仅能针对一种干扰因素造成的误差进行补偿修正,无法有效对船舶误差进行彻底补偿。因此,提出船舶航向控制电子保持系统的误差补偿方法研究。针对风速导致的误差进行风速解算模型与补偿计算,并对导航误差进行船舶惯导姿态更新计算,从而实现对误差的彻底补偿。通过仿真数据实验对提出方法的补偿有效率进行验证。     

船舶舵机控制系统故障分析及其改造

分析了船舶随动舵工作原理和舵机振荡的原因,给出了舵机随动控制系统常见故障的解决办法.通过与半导体分立器件的对比,设计制作了采用集成电路的随动舵控制电路板,在实船应用中获得了良好的控制效果.     

嵌入式船舶操作系统通用软件架构设计

为避免船舶在海上航行时遭遇严重危害,设计基于嵌入式技术的船舶操作系统通用软件架构。通过嵌入式技术构建具备网络传输功能的服务端,并采用远程终端向嵌入式处理器发出控制指令,实现船舶操作系统远程控制;在远程终端中搭建包含嵌入式资源层、模块支持层、操作系统层以及应用层的分层通用软件架构,远程终端从嵌入式处理器中获取硬件资源数据,传输至模块支持层与操作系统层中依次进行存储与管理,并将处理后的数据传输至应用层进行控制。在应用层经PID航向控制器、舵角随动等控制后,传输至显示界面显示给操作人员,实现船舶操作控制。经实验验证：该系统可在恶劣海洋环境下精准实现船舶航线控制,规划最佳航行轨迹;还能够精准控制船舶航行速度,使船舶按照理想速度运行。     

船舶变频液压舵机转向角度控制方法研究

在传统的船舶变频液压舵机转向角度控制方法中,存在控制精度低的问题,为此提出一种船舶变频液压舵机转向角度控制方法。通过建立船舶动力模型,在模型的基础上,通过传感器采集船舶运动状态数据,根据采集到的数据,计算船舶变频液压舵机转向角度,利用PID控制器控制液压泵,改变舵机转向角度,至此完成船舶变频液压舵机转向角度控制方法的设计。通过对比实验,与传统的船舶变频液压舵机转向角度控制方法作比较。实验结果表明,提出的船舶变频液压舵机转向角度控制方法具有更高的控制精度。     

船舶自动舵控制系统实施改造的研究及实现

介绍了TS-75型自动舵系统的组成概况，分析了舵机抖动的机理，指出了该舵机抖动的根本原因是由于其控制电路的故障引起的，并提出解决该问题的有效方法是利用PLC（Programmable Logic Controller）技术对舵机控制系统进行改造。通过对船舶自动舵控制系统的控制原理、控制方法及存在的问题进行研究后，设计了基于PLC技术的自动舵控制方案，讨论了其具有的优点。利用PLC的模块化结构组态自动舵控制系统，实现船舶自动舵的自整定PID（Proportional Integral Differential）制，说明了STEP7 PID—TUNE的使用方法。基于PLC自整定PID控制的自动舵满足船舶的各种动态特性指标，能提高舵机控制系统的可靠性和经济性。     

嵌入式数据的船舶航行数据采集系统

针对传统船舶航行数据采集系统自身存在的采集效率低的问题,提出设计基于嵌入式数据的船舶航行数据采集系统。利用基于嵌入式技术,创建嵌入式DSP控制模块为主定位航行数据采集硬件,对传统采集系统硬件基础进行更新;修正传统采集系统内部采集算法,将浮点DSP波形成束算法写入创建的采集硬件主控,使其与采集系统对接,并对传统算法逻辑错误进行更新修正。仿真实验测试证明,提出设计的基于嵌入式数据的船舶航行数据采集系统,在采集效率低问题上具有明显的修复改善作用,满足设计需要。     

基于神经网络的船舶舵机控制系统设计

传统船舶舵机控制系统只适于控制对象是线性系统且时延和阶数等已知的情况,但在实际应用中,船舶舵机控制过程受船舶运行情况和航行环境的影响,属于随机过程。为此,设计一种新的基于神经网络的船舶舵机控制系统,依据功能要求设计船舶舵机的不同控制模型,再设计整体控制系统结构。通过设计4个不同层次的控制器结构,实现神经网络控制器的整体设计,利用神经网络算法对控制器中的参数进行学习和调整,神经网络控制器输出结果即为船舶舵机控制结果。实验结果表明,所设计系统控制效果好,不易受外界环境的干扰。     

基于神经网络的船舶舵机控制系统设计

传统船舶舵机控制系统只适于控制对象是线性系统且时延和阶数等已知的情况,但在实际应用中,船舶舵机控制过程受船舶运行情况和航行环境的影响,属于随机过程.为此,设计一种新的基于神经网络的船舶舵机控制系统,依据功能要求设计船舶舵机的不同控制模型,再设计整体控制系统结构.通过设计4个不同层次的控制器结构,实现神经网络控制器的整体设计,利用神经网络算法对控制器中的参数进行学习和调整,神经网络控制器输出结果即为船舶舵机控制结果.实验结果表明,所设计系统控制效果好,不易受外界环境的干扰.     

基于云模型的舵机同步控制

具有2套舵机的船舶,由于其伺服系统参数不能完全一致,导致船舶在运行过程中2套舵机的运行不能完全同步,致使舵效降低,操纵性能变差。为了减小2套舵机的运行误差,本文阐述了一种云模型同步补偿控制方法。为此对舵机系统进行机理建模,借鉴主从控制策略提出双舵同步补偿控制系统结构,针对舵机系统的强非线性和不确定性,设计云模型补偿控制器。最后仿真结果表明所设计的控制器有效地减小了双舵同步误差,该方法简易、直观、鲁棒性强,在船舶双舵同步控制中切实可行,具有工程指导意义。     

基于MATLAB/Simulink的随动控制系统建模与仿真

文章先通过介绍随动控制系统的组成,然后对各组成部分进行数学建模,如:伺服电机、PWM脉宽功率放大器、增量式编码器等,得到整个随动控制系统的数学模型,再设计模型各环节的PID参数,最后通过MATLAB/Simulink进行仿真,得到整个系统的仿真结构图、不同频率输入信号的响应曲线和误差,并进行了带宽分析。通过仿真,验证了控制方案的正确性和可行性,满足设计输入要求。     

基于嵌入式技术的舰船电动机功率因数补偿研究

传统舰船电动机功率因数补偿方法,主要通过补偿检测硬件来获取功率同步因数与异步因数间的差量,根据差量来决定补偿量的大小。此种方法受到补偿硬件检测精准度影响较大,存在不定量的补偿误差。因此,提出基于嵌入式技术的舰船电动机功率因数补偿研究,通过采用嵌入式方式,对船舶电动机控制功率参量进行模型计算。对模型中的电动机功率参量进行解耦计算,获取惯性无功补偿量。最后,对解耦计算后的电动机进行惯性无功补偿。通过实验对提出研究方法的准确性进行对比验证,证明其具有显著提升电动机功率补偿精准度,减小误差的效果。     

相平面上船舶舵机开关型控制研究

首先提出了开关型控制的若干问题;然后通过船舶舵机开关型随动控制设备的设计、制作、调试,得到系统总体框图,再结合内部参数的计算,获得有关的传递特性;最后在相平面上,用相迹法研究系统参数变化对舵机产生的振荡和定位精度的影响,并给出了系统灵敏度、死区、回差等技术指标选择的意见.     

基于自抗扰控制器的船舶电动舵机控制系统设计

针对经典PID控制无法满足船舶电动舵机系统指标要求的问题,设计一种基于自抗扰控制器的控制算法。分析了船舶电动舵机的数学模型。针对舵机控制对象设计二阶自抗扰控制器,建立基于自抗扰控制器的舵机控制系统。利用Matlab对舵机带负载工作进行仿真,对文中所提出自抗扰舵机控制器与经典PID舵机控制器进行对比分析。结果表明,文中所提出的自抗扰船舶电动舵机控制器能够满足舵机在负载大范围变化以及存在外界干扰时所需的响应速度,并有效改善动静态特性,抗干扰能力强,鲁棒性好,控制效果优于经典PID舵机控制器。     

Robust adaptive course-keeping control of under-actuated ships with the rudder failure北大核心CSCD

[目的]针对舵机故障、控制增益未知和海洋环境干扰情况下的欠驱动船舶航向保持问题,设计一种考虑舵机故障的船舶鲁棒自适应航向保持控制算法。[方法]通过结合鲁棒神经阻尼技术和自适应方法,对繁重的神经网络权值进行横向压缩,仅需设计2个自适应学习参数对未知增益和舵机故障参数在线补偿,以确保船舶在舵机故障的情况下能够有效执行航向保持任务。通过李雅普诺夫理论,证明所提出的控制器半全局最终一致稳定有界(semi-global uniform and ultimately bounded,SGUUB)。最后以“育鲲”轮为仿真对象,建立非线性Nomoto数学模型,在海洋干扰下进行对比仿真试验验证。[结果]结果表明,在此策略下,“育鲲”轮在舵机故障情况下平均舵角输出比仿真试验中所对比的传统方法降低了51%,可改善航向保持控制效果。[结论]研究结果可为欠驱动船舶的航向保持控制问题提供借鉴。     

船舶舵机在安全检查时应注意的问题

船舶舵机是船舶航行的重要设备,船舶是依靠操纵舵机来控制或改变航向。所以对船舶实施PSC或FSC安全检查时,安检人员必须对舵机进行相应设备检查或船员操作性检查,以验证设备的性能及船员的适任能力是否符合公约及有关法规的要求。本文通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机检查中易出现的问题和检查重点进行分析,使安检人员在进行舵机安检工作时能够有所启迪。     

船舶内部齿轮机构转速控制方法分析

现有船舶内部齿轮转速控制方法中采用的控制算法,存在动能转换运算失常,导致齿轮转速数据计算出现误差,直接影响控制器对齿轮转速的控制。因此提出船舶内部齿轮机构转速控制方法分析。针对传统齿轮转速存在的不足,首先引入DNCD策略算法,对齿轮圆周运动时的动能参量监测策略进行修正;接着,引入自适应动能控制算法,对修正策略下齿轮转动产生的动能进行计算,从而达到精准控制齿轮转速的效果;最后,通过对比性的仿真试验,对提出的方法进行验证,证明其自身的可行性与有效性。     

船用直驱式电液伺服舵机设计与控制

直接驱动容积控制技术(DDVC)是交流伺服调速技术和液压传动技术相结合的产物,具有控制灵活和传动功率大的双重优点。本文将直接驱动容积控制技术应用于船舶舵机中,设计了一种直驱式电液伺服舵机,利用AMESim/Simulink联合仿真技术搭建系统模型,针对系统特性设计模糊PID控制器并进行仿真分析,搭建实验台并进行转舵实验,结果表明:应用模糊PID控制算法的系统在响应时间、稳态误差及鲁棒性方面均优于普通PID控制算法,本文所设计的直驱式电液伺服舵机满足实际工程应用需求。     

嵌入式船舶重力匹配导航系统可靠性检测方法

由于传统的船舶重力匹配导航系统采用非智能搜索策略,因此在嵌入式架构下出现抗干扰性差、可靠性下降的问题。针对此问题,提出嵌入式船舶重力匹配导航系统可靠性检测方法。首先引入蜂群算法,对传统重力匹配策略进行修正;然后通过引入侵入式阈值算法,对修正后的策略进行权重模型优化计算;最后,通过引入OGL算法,完成对模型异常重力值的检测计算,实现重力匹配导航系统可靠性的检测;最后设计一组仿真实验,通过实验证明提出方法的可行性与有效性。     

嵌入式系统的船舶操纵模拟器设计

传统船舶操纵模拟器,存在随动舵灵敏性差、数码管显示图像像素低等弊端。为有效解决上述问题,设计基于嵌入式系统的船舶操纵模拟器。通过模拟器硬件整体架构设计、船舶操纵信号采集模块设计,完成新型船舶操纵模拟器的硬件设计。通过嵌入式系统固件程序设计、模拟器上机位通信软件设计、通信协议设计,完成新型船舶操纵模拟器的软件设计。设计对比实验结果表明,与传统船舶操纵模拟器相比,新型模拟器大幅增强随动舵灵敏性,且数码管所显示图像的像素,也得到一定程度的提升。     

基于Matlab程序设计的船舶舵机系统动态仿真

近年来,轮机仿真训练器凭借其低成本、小风险、训练周期短的优势,正逐步取代实船训练方式。然而,目前船舶模拟器的主要市场被国外大公司垄断。为实现我国自主的船舶模拟器设计,针对船舶舵机系统,本文提出一种基于Matlab程序设计的船舶舵机系统动态仿真,首先对舵机系统进行模块化拆分,并建立各个模块完善的数学模型,在此基础上,通过Simulink工具进行仿真验证发现,本文中提出的舵机系统模型准确有效,满足船舶模拟器中的应用需求。