船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究

为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统.根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性.仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性.     

船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究

为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统。根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性。仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性。     

一种小型船舶电力推进系统的仿真研究

针对以往学者对船舶电力推进系统的研究侧重于推进电机的性能优化和恒转矩负载下静态性能研究的现状,该文结合实验室现有的设备和数据,在永磁同步电机矢量控制技术发展的基础上,利用Matlab中的Simulink模块库搭建一套完整的永磁同步电机、螺旋桨和船体仿真模型,研究转速给定输入下电力推进系统从起动到稳定的工作过程。仿真结果证实了该系统具有良好的动静态性能和抗扰性能,符合实际船舶电力推进系统的工况,为后续的研究工作奠定了基础,具有实用价值。     

基于滑膜控制的船舶永磁同步推进电机直接转矩控制研究

随着吊舱推进器的发展,永磁同步电机被广泛用作船用推进电动机,但由于螺旋桨负载的复杂性,为了提高推进电机的控制性能,在全面分析直接转矩控制（DTC）策略的基础上,提出了基于滑模控制的直接转矩控制策略,控制率采用二阶滑模控制中的超螺旋算法,并证明了其在转矩和磁链控制的收敛性。分别建立传统DTC和基于滑模控制的DTC的数学模型,基于Matlab/Simulink进行仿真对比研究。结果表明,基于滑模控制的DTC相对于传统DTC,具有转矩脉动小,响应速度快,鲁棒性和抗干扰能力强等特点。     

船舶交流永磁同步电力推进

本文从需求和技术推动出发，论述了船舶电力推进发展方向。     

基于扩展卡尔曼滤波的船舶电力推进系统仿真

针对船舶电力推进系统中采用传统直接转矩控制存在磁链和转矩脉动较大,以及速度传感器的使用降低了系统可靠性,增加了系统成本等问题.提出采用扩展卡尔曼滤波器精确估计电机的定子磁链和电机转速,间接估计转矩,从而实现永磁同步电机的无速度传感器直接转矩控制.保持了直接转矩控制的转矩快速响应和系统鲁棒性强的优点,降低磁链和转矩脉动,减小了系统因电机参数的变化和负载扰动带来的影响.仿真结果表明,基于扩展卡尔曼滤波的船舶电力推进系统具有良好的转速和转矩控制性能.     

永磁同步电机在舰船推进系统中的滑模控制研究

永磁同步电机(PMSM)具有结构紧凑、功率因数高和便于维修等优点,在舰船推进系统、数控机床控制和雷达系统等工业领域有广泛的应用。永磁同步电机是一个非线性系统,受众多不确定性因素的影响,因此对其进行精确控制具有一定的难度。本文主要研究舰船推进系统的永磁同步电机,采用滑模控制策略对舰船的永磁同步电机伺服系统进行控制。     

交流变频调速技术在船舶电力推进系统中的应用

本文介绍了电力推进系统的特点及其组成。探讨了船舶推进电机的发展趋势。目前用于电力推进的电机主要有直流电动机、同步电动机、鼠笼感应式电动机,根据各自的特点简要地介绍了它们的应用。船舶电力推进系统的核心是主推进电动机的调速控制系统,根据被控对象的不同,现代交流调速系统可分为异步电动机调速系统和同步电动机调速系统。综述了现代交流调速技术的几种典型控制方式在船舶电力推进中的应用。针对电机转矩的控制,比较了目前广泛应用的矢量控制与直接转矩控制的原理及应用。     

船舶电力推进的自控式同步电动机驱动控制

本文从同步电机矢量控制原理出发,在MATLAB/Simulink环境下建立了自控式同步电机驱动控制系统,用于船舶电力推进的系统建模与仿真,通过对船舶螺旋桨转速控制的数字仿真,表明设计的控制系统具有转速响应快、稳定性好和指令跟踪能力强等特点,能满足电力推进船舶主动力的要求。     

基于MPTC的船舶推进电机新型SMO

电力推进船舶是未来绿色船舶的重要发展方向。针对传统滑模观测器(SMO)应用在推进电机上的两个主要不足,在模型预测转矩控制策略(MPTC)的基础上提出一种新型SMO方案。针对传统SMO存在的抖振问题,利用Sigmoid函数代替sign函数对推进电机等效反电动势进行估计予以抑制,此外利用变截止频率低通滤波器以及锁相环技术消除传统SMO中低通滤波效应引起的相位延迟的同时提高转子转速和位置信息的观测精度。基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了新型SMO具有更好的动、静态性能。     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法。考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性。通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用。     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

舰船减摇的趋近律滑模控制

船舶减摇鳍的存在,在一定程度上提升了船舶航行的稳定性,同时也大大改善了航行控制的效果,尤其是在船舶作高速的航行和转向动作时,由于减摇鳍的作用,船体能够最大限度保持稳定。但在减摇鳍的控制过程中,其工作模式一般处于非线性状态,因此,控制电机的反馈作用对减摇效果会产生直接影响。本文重点探究减摇控制电机的工作状态,采用二阶趋近滑动控制算法对电机的控制流程进行优化,在遇到突发情况时,能够主动增强反馈效果,提升稳定器的作用时间,从而保证减摇效果。     

基于最优滑模控制理论的船舶稳定性控制策略研究

船舶的稳定性设计具有非常重要的意义,可以有效保障船舶的航行安全,提高船舶航运的可靠性。传统船舶的稳定性设计主要集中在船体的水动力优化和自动舵设计方面,本文针对船舶的稳定性,首先建立了稳定性模型,然后基于一种最优滑模控制理论,开发了一种新型船舶稳定性控制策略,并对该控制策略的原理和基本结构进行了详细的介绍。本文的研究对提高船舶的稳定性,改善船舶航行安全有重要的意义。     

基于多滑模面的船舶航向非线性系统终端滑模模糊控制(英文)

A terminal sliding mode fuzzy control based on multiple sliding surfaces was proposed for ship course tracking steering, which takes account of rudder characteristics and parameter uncertainty. In order to solve the problem, the controller was designed by employing the universal approximation property of fuzzy logic system, the advantage of Nussbaum function, and using multiple sliding mode control algorithm based on the recursive technique. In the last step of designing, a nonsingular terminal sliding mode was utilized to drive the last state of the system to converge in a finite period of time, and high-order sliding mode control law was designed to eliminate the chattering and make the system robust. The simulation results showed that the controller designed here could track a desired course fast and accurately. It also exhibited strong robustness peculiarly to system, and had better adaptive ability than traditional PID control algorithms.     

滑模控制船舶动力定位控制系统研究

为了提高动力定位船舶或作业平台在复杂海况条件下的定位精度,对动力定位船舶的控制器进行设计研究,通过建立简化的船舶三自由度数学模型,采用滑模变结构控制方法进行控制器的设计,并基于李雅普诺夫函数进行稳定性分析,通过软件进行仿真验证,仿真结果表明,在存在外界环境干扰的条件下,所设计的滑模控制器能够较好的保持系统的稳定性和鲁棒性,控制性能良好,对进一步研究动力定位船舶的控制系统有一定的参考意义。     

基于逼近的动态面二阶滑模的船舶航向跟踪控制

针对船舶航向非线性运动数学模型存在不确定性误差的情况下,提出一种新颖的动态面二阶滑模智能控制方法.首先采用动态面控制(DSC)技术,以消除传统Backstepping方法中存在的"计算爆炸"问题.为了削弱滑模控制中固有的抖振效应,提高系统的鲁棒性,引用了一种新颖的二阶滑模控制方法.然后直接利用径向基神经网络技术逼近模型误差,同时采用最少学习参数(MLP)技术,以减少控制器的计算负担,所设计的控制器可以保证闭环系统中所有信号一致最终有界,并使跟踪误差任意小,最后通过仿真验证所提算法的有效性.     

基于逼近的动态面二阶滑模的船舶航向跟踪控制

针对船舶航向非线性运动数学模型存在不确定性误差的情况下,提出一种新颖的动态面二阶滑模智能控制方法。首先采用动态面控制(DSC)技术,以消除传统Backstepping方法中存在的"计算爆炸"问题。为了削弱滑模控制中固有的抖振效应,提高系统的鲁棒性,引用了一种新颖的二阶滑模控制方法。然后直接利用径向基神经网络技术逼近模型误差,同时采用最少学习参数(MLP)技术,以减少控制器的计算负担,所设计的控制器可以保证闭环系统中所有信号一致最终有界,并使跟踪误差任意小,最后通过仿真验证所提算法的有效性。     

船舶电力推进负载模拟系统控制策略的研究

现代船舶的推进方式以电力推进为主,电力推进也因为其动力强劲和性能稳定等特点成为未来船舶推进的发展方向。但在实际应用过程中,还存在着诸多问题,如电力负载不稳定、电机控制系统故障率高和抗干扰能力差等。本文首先研究船舶电力推进系统的组成原理,然后针对螺旋桨负载系统建立相应的模糊PI控制数学模型,并通过Matlab软件对螺旋桨的负载类型、电机力矩和阻尼控制等进行仿真,基于仿真结果提出模拟系统的优化控制措施。     

基于DSC的欠驱动船舶路径跟踪神经滑模控制

为进一步提高船舶路径跟踪的准确性和稳定性,针对欠驱动船舶易受外界环境的干扰和模型不确定等问题,提出一种基于动态面技术的神经网络滑模控制策略。在虚拟船逻辑制导算法的基础上,结合反步法对虚拟控制律进行设计,引入动态面技术对虚拟控制律的导数进行估计,避免因直接求导而增加计算负担。在动力学回路设计中,将径向基神经网络与滑模控制相结合,设计神经网络权重的自适应律,实现对系统非线性项的在线估计和对实际控制律的设计。采用Lyapunov直接法证明闭环系统的稳定性,并对一艘长为32m的单体船进行仿真试验。结果表明,该控制策略可行,能实现对欠驱动船舶路径的有效跟踪。