基于LMI的船舶力控减摇鳍系统H∞控制器设计

本文针对海浪伯随机干扰，船舶模型的不稳定性和控制器的输出约束，采用升力反馈控制的全新方法建立系统数学模型，用基于LMI（Linear Matrix Inequality)的H∞控制方法，考虑混合灵敏度S／KS问题，设计了H∞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，充分地利用了LMI法进行H∞设计时的优势，并对LMI法的优势进行了系统的说明和讨论，通过仿真验证了这一设计的可行性，所设计的力控减遥鳍系统不但具有抗干扰性能，而且具有鲁棒稳定性。     

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。     

船舶力控减摇鳍模糊控制器设计及稳定性分析

建立了船舶力控减摇鳍控制系统的T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型.根据输入采用标准模糊分划的模糊控制系统的定义和性质,通过构建分段光滑的Lyapunov函数提出了一个新的判定闭环T-S模糊控制系统稳定性的充分条件.该方法只需在各最大交叠规则组内分别寻找公共的正定矩阵,减小了以往稳定性判定方法的保守性和难度.在此基础上利用并行分布补偿(PDC)原理,进一步探讨了T-S模糊控制器的系统化设计方法,并具体设计了一种船舶力控减摇鳍的模糊控制器.计算机仿真结果验证了本文模糊控制器设计方法的有效性.     

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。另外,还提出了一种新的权函数的选择方法用以解决Ｈ∞控制器设计中存在的和对象的频带几乎一致的随机海浪干扰抑制问题。     

减摇鳍系统仿真探讨

本文探讨了减摇鳍系统的仿真。它包括不规則海浪、船只横摇、控制器及液压系统等的数字仿真。通过这些仿真所得结果可为减摇鳍最小方差控制器提供设计的依据。     

高海情下船舶减摇鳍控制系统的仿真

本文对高海情下船舶减摇鳍控制系统的运行工况进行了数字仿真，对加鳍角限幅和不加鳍限幅两种情况进行了仿真比较，得出了有意义的结果。根据随机过阀理论对鳍角在一定时间间隔内超过ｋ次限幅值的概率进行了预报。本文研究结果为实船海试和系统提供了理论依据。     

船舶减摇鳍减摇效果分布式仿真

为开发船舶减摇鳍减摇效果的分布式视觉仿真平台,将基于Matlab的数学仿真与基于Vega的视觉仿真相结合,将分布式仿真技术应用于船舶横摇领域,开发了基于局域网的分布式通信程序,实现了在不同视角下船舶减摇鳍的减摇效果的分布式仿真,其结果令人满意.     

船舶轴带发电机系统的建模与仿真

以1700TEU的某集装箱船为母型，研究了远洋船舶轴带发电机系统的工作原理并对其进行数学建模及仿真，所建立的数学模型可以仿真轴带发电机系统的正常工作过程及过渡过程的工况，达到了较高的稳态和动态仿真精度。     

船舶旋回运动的建模与仿真

系统建模与仿真是当今现代科学技术研究的主要内容,其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本文以一般系统理论为基础,介绍了适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和方法。并在已有的成熟的系统建模与仿真理论及现有的船舶运动数学模型的基础上,利用计算机编程平台VB6.0余以实现。该模拟软件具有参数设置简单、对计算机系统要求低等优点,可以作为港航系统仿真系统中的船舶生成模块使用。     

减摇鳍阀控液压系统模型的建立

面对各种各样减摇鳍液压系统,运用传统的按设计手册设计减摇鳍液压系统的方法,已不能满足当前设计周期短、系统参数优化的要求．本文论述了通过对减摇鳍阀控液压系统的数学建模,运用MATALAB分析手段,获得优化的系统参数,为设计出经济合算性能优良的减摇鳍液压系统提供了保证．     

仿驼背鲸减摇鳍升力数值计算

驼背鲸鳍的前缘突出部有利于鳍上的升力提升.提出了一种模仿驼背鲸前鳍的减摇鳍,这种鳍型的前缘有正弦形的突出部.借助计算流体力学软件FLUENT,对这种模仿驼背鲸前鳍的新型鳍型进行了数值模拟流场计算,并与相同几何尺寸的标准NACA0015减摇鳍所测得的水池实验数据进行了对比,发现采用了前缘有圆形突出部设计的新型减摇鳍在相同条件下能提供更多的升力.对升力的增加机理进行了简要的分析.     

减摇鳍模糊参数自整定PID控制器设计及仿真研究

以船舶减振鳍控制系统作为对象，应用模糊控制理论，提出一种基于Fuzzy推理的PID参数自整定控制器，完成在线PID控制器参数模糊自整定的理论实现。并且在考虑船舶模型的非线性和不良浪向下，对系统进行了仿真。仿真结果表明，与常规PID控制相比，基于Fuzzy推理的PID参数自整定控制器，具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

仿生减摇鳍升力模型的数值模拟及分析

船舶在系泊或低航速状态下,发动机主机停止工作,船舶失去自控方向能力,船体随波浪左右摇晃,比航行时摇摆更为剧烈。因此,研究零航速减摇鳍非常重要。文章研究零航速时仿生减摇鳍产生升力的模型,其基础为Weis-Fogh机构理论。首先讨论如何旋转才能产生给定的升力。依据吕卡提方程理论,给出模型周期解的存在性和稳定性条件 采用单步Runge-Kutta方法求出模型的数值解,给出保证数值解稳定的条件。     

升力鳍伺服系统非定常水动力特性的研究

重点研究了升力鳍升力及转矩与鳍角的非定常水动力特性。通过对鳍升力和转矩的非定常水动力特性试验数据的分析,提出了升力鳍系统的鳍角与升力的换算关系应建立在非定常水动力的基础上。以Theodorsen理论为基础,利用水动力试验数据,修正了基于Theodorsen理论的计算升力系数的公式,提出了修正的升力转矩非定常水动力的数学模型,经实例计算仿真结果与水池试验结果比较,验证了该数学模型的正确性。利用该数学模型直接计算升力,可以省去复杂的、可靠性低、误差大的升力测量装置及复杂的升力计算。该研究也进一步充实了升力鳍非定常水动力特性的理论研究,解决了升力计算的问题。     

减摇鳍自适应控制系统的研究和仿真

Based on the analysis of the fin-stabilizer system,an adaptive control system with on-line identification is used for the controlled object.The control algorithms are given and the computer simulation is carried out.The simulation results are satisfactory.     

零航速下变鳍型减摇鳍升力模型研究

升力数值的大小直接影响零航速下船舶减摇效果。为产生足够升力实现船舶在零航速下的有效减摇,提出了基于变形鳍的零航速减摇鳍设计方法。基于势流理论和旋涡作用力理论对变鳍型减摇鳍在零航速下升力进行分析,给出了升力解析表达式。通过计算流体力学软件Fluent对变鳍型减摇鳍进行升力数值计算。最后将Fluent计算结果与解析表达式结果对比,升力值基本吻合,验证了该种升力分析方法的正确性,为零航速下减摇鳍的设计提供了理论支持。     

仿生减摇鳍升力数学模型的全局误差与稳定性

研究了零航速时仿生减摇鳍产生升力的数学模型,讨论了Weis-Fogh 机构如何旋转才能产生船舶减摇所需要的指定升力,其基础为Weis-Fogh 机构理论.首先把问题转化为求解微分方程问题,依据吕卡提方程,给出模型周期解的存在性和稳定性条件;然后采用单步Runge-Kutta方法求出模型的数值解,并分析数值解的全局误差;最后给出保证数值解稳定的条件,并用相应的数值试验予以验证.     

小水线面双体船稳定鳍装置航行试验研究

小水线面双体船(SWATH)是一种新型高性能船舶,文章对小水线面双体船的运动方程进行简单分析,对SWATH船稳定鳍装置进行实船性能试验,试验结果表明,稳定鳍装置调整船舶纵倾的能力满足设计要求,能够有效改善SWATH船纵向运动的稳定性。