船舶动力定位系统非线性无源观测器的仿真

船舶动力定位系统是维持动力定位船舶在航行过程中的位置和方向,保证船舶姿态。为了克服环境干扰对船舶航行造成的影响,文章采用非线性无源观测器对船舶的综合位置信号进行分离,滤除船舶高频运动成分,估计出船舶低频位置和运动速度。利用控制器对低频运动进行补偿,从而较精确控制船舶姿态。仿真结果表明该非线性无源观测器的状态估计性能和滤波效果良好,船舶运动最终能稳定于目标位置,验证了该非线性无源观测器的有效性。     

船舶动力定位系统的自适应控制研究

船舶和海上作业平台在海上特定位置工作时,必须具有较高的定位精度,锚泊式船舶定位受到锚链长度和锚钩抓地作用力的影响,在干扰作用力(海浪、海风和洋流等)作用下,定位精度不高。船舶的动力定位系统包括测量模块、动力分配模块、控制模块等,通过控制器分配船舶自身的动力,使干扰作用力和自身推进力相抵消,提高船舶或海上作业平台的定位精度。本文针对船舶的动力定位系统的定位原理,通过建立干扰力模型和船舶运动模型,设计了一种基于自适应模型控制技术的动力定位控制器。该控制器相对于传统控制器具有更高的控制精度和更短的效应时间,并在实际应用中取得了良好的效果。     

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.     

船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。     

非线性估计滤波器在船舶动力定位系统的应用

随着人类对海洋资源开发规模的不断提高,远洋航运和远洋资源开发成为国民经济中的重要组成部分,由于传统的船舶抛锚系泊方式具有海上定位精度差、成本高、稳定性差等缺点,难以满足远洋舰船的海上定位需求。动力定位技术是利用舰船四周的推进器和船舶动力控制器等装置,产生具有一定方向和大小的推进作用力,抵消海风、海浪等干扰作用力和力矩,使船舶的定位精度和稳定性显著改善。本文的研究对象是船舶动力定位系统,详细介绍了一种非线性估计滤波器的工作原理,并研究了该滤波器在舰船动力定位系统的应用。     

基于扰动观测器的船舶动力定位反步控制

针对船舶动力定位系统模型受到风浪流等环境未知有界扰动的问题,提出一种基于干扰估计补偿的反步控制算法。首先基于滑模面有限时间收敛特点设计干扰观测器,在有限时间内实现对未知有界干扰的估计,并采用一阶低通滤波器连续化干扰观测器估计值,减少抖振;然后基于干扰观测器设计船舶动力定位反步控制器,并应用Lyapunov函数证明了所设计的控制器使船舶的位置和航向收敛于期望值。最后通过铺缆船仿真结果表明所设计控制器具有较好的控制性能,对系统的有界干扰具有良好的鲁棒性。     

自适应粒子群优化的船舶动力定位云模型控制器设计

云模型控制理论是智能控制学科的新兴领域,因此如何扩展云模型的应用范围并使其走向工程化实用化成为云模型理论的研究重点。针对船舶运动模型具有不确定性和外部扰动随机性等特点,而云模型具有兼顾模糊性和随机性的特质,尝试将云模型应用于船舶动力定位的控制过程。为解决云模型控制器参数难以整定的问题,提出基于自适应粒子群优化算法的云模型控制器设计方法。仿真试验证明了云模型控制和粒子群优化的可行性和有效性。     

基于非线性自适应控制器的船舶动力定位系统设计

船舶的动力定位是指借助分布于船体四周的推进器和船舶动力控制系统,产生一定方向和大小的推进作用力,抵消来自海风、海浪等作用力和作用力矩,使船舶不需要借助锚链等固定设备就可以在海上保持稳定的定位。船舶动力定位具有精度高、稳定性强、灵活性强等优点,目前在深海探测、深海资源开发等领域获得了广泛的应用。动力定位系统的核心是动力控制系统,该控制系统是个典型的非线性系统,本文设计了一种基于非线性模糊自适应控制器的船舶动力定位系统,建立了船舶动力定位系统的模型,并分析了该动力定位系统的运行原理。     

实船运动与包络的极短期预报分析

舰船运动及包络的实时预报可以为舰载机起降、船舶减摇、海上锚泊并靠物资补给、动力定位等提供辅助指导意见。本文利用某实船的升沉、纵摇与横摇数据,建立运动和包络的2阶自适应Volterra级数模型,通过RLS算法估计Volterra级数模型的核,统计了不同工况下的运动预报精度。分析结果表明,Volterra级数模型可以用来辨识船舶运动系统,纵摇与升沉预报精度较好,运动预报可以与包络预报相结合共同指导工程作业。     

船舶动力定位系统控制器的设计

提出了完整的基于船舶运动数学模型的动力定位系统，并且提供了定点控制和跟踪控制两种控制方法，在跟踪控制中引入船舶运动的参考轨迹模型。应用基于卡尔曼滤波的状态观测器得到控制所需的船舶低频信号，控制器的设计采用了考虑积分作用环节的改进LQG算法，同时引入前馈以补偿风力作用以及参考轨迹模型带来的影响。最后控制器的性能通过系统的仿真得到验证。     

基于PSO的船舶动力定位自适应反步控制器

在船舶动力定位实际的作业过程中,由于海洋环境是缓慢变化的,建立的对象模型总存在一定的不确定性。针对上述问题,本文提出利用自适应反步控制器对船舶进行控制,并利用粒子群算法对控制器参数进行寻优,最后通过计算机仿真对本文方法进行了验证,仿真结果表明该方法有效。     

船舶动力定位系统参数辨识方法的研究

根据船舶动力定位控制系统设计的需要,针对水面舰船三自由度动力定位系统的结构和组成原理,提出了水面舰船动力定位控制系统模型参数的离线最速下降寻优的辨识方法,它既能节约系统模型参数的辨识时间,又能减少试验费用,从总体上提高了动力系统研制过程的工作效率。     

船舶动力定位系统非线性观测器设计

针对动力定位水面船舶,基于Luenberger观测器构造原理及Lyapunov稳定性理论,构造一个船舶动力定位系统的非线性状态观测器。所设计观测器较卡尔曼滤波器的主要优越性在于不需要对船舶的运动方程进行线性化处理,且具有全局的指数稳定性。最后,用一艘供给船对所设计观测器进行数值仿真研究,仿真结果表明所设计非线性观测器具有良好的滤波及状态估计性能,船舶运动状态估计值指数收敛于其实际值,验证了所设计船舶动力定位系统非线性观测器的有效性。     

船舶卫星通信系统的稳定性控制系统开发

舰船通信卫星系统保障了舰船的通信、定位等功能,由于舰船处于运动中,导致舰船卫星通信系统存在一定的噪声信号和误差。本文通过建立船舶卫星通信系统的稳定性模型,设计了一种基于DSP控制器的卫星通信系统稳定性控制系统,并详细介绍了该稳定性系统的步进驱动电机控制原理以及电源电路等。     

基于干扰观测器的舰船运动模拟器非线性控制

舰船运动模拟器不论是在军事领域的武器系统研发,还是在民用领域的船舶特性试验中都具有重要的意义,六自由度舰船运动模拟器是目前应用最广泛的一种舰船运动模拟器。本文结合多体动力学建模和干扰观测器技术,对舰船运动模拟器的非线性控制进行研究,并针对舰船运动模拟器的运动精度特性进行了仿真实验。     

舰船动力定位系统推进器的过载保护和功率管理研究

传统的船舶动力定位系统采用柴油机作为推进动力,并配合推进吊舱,实现船舶的动态定位。随着电力技术的不断发展,电力推进技术在船舶动力定位中有了更广泛的应用,电力推进技术具有调速方便,可靠性高等优点。本文首先研究了船舶动力定位的电力推进系统原理,建立了船舶动力定位推进电机的数学模型,然后设计了船舶的功率检测电路和过载保护控制器,并基于Visual C++6. 0平台进行了舰船动力定位推进器的功率管理和保护仿真实验。     

船舶动力定位系统控制器设计研究

船舶在航行过程中,由于受风、海流和波浪等环境因素所产生的力和力矩的影响,致使船舶或平台产生平移和舷向的改变。船舶动力定位系统能够消除环境扰动力对船舶定位精度的影响,本文针对船舶在海上的定位和作业受到海洋环境的扰动力影响,建立动力定位系统控制器数学模型。系统通过采用自抗扰控制器,实时观测船舶运动状况及动力系统的总扰动,并根据系统扰动采用非线性反馈进行补偿。最后通过Matlab仿真验证了控制器具有很强的抗干扰能力。     

动力定位船舶自适应反步逆最优循迹控制

针对动力定位船舶的循迹任务,提出了一种基于逆最优思想的自适应反步控制器,并对误差系统的稳定性进行了分析。首先对无干扰的动力定位船舶线性化模型设计最优跟踪控制器,利用时变Riccati方程进行反步状态变换得到误差系统,再基于 Lyapunov 函数对定常干扰设计自适应律和使系统渐近稳定的控制律,最后给出此控制律作用下的最优性能指标。该方法不用论证带有H∞范数的广义Riccati代数方程可解性,避免了传统非线性 H∞鲁棒控制需要求解 Hanmilton-Jacobi-Issacs(HJI)方程的问题。动力定位船舶的循迹控制仿真研究验证了算法的有效性。     

基于自适应Backstepping方法的舰船电力系统混沌控制

将自适应Backstepping方法运用到舰船电力系统的混沌运动的控制中,可以将混沌系统稳定在平衡点,从而达到对船舰电力系统混沌运动的有效控制。根据船舰电力系统应用模型,该文设计了自适应控制器,当舰船电力系统处于混沌运动时该控制器自动开启。数字仿真表明该方法能够达到迅速抑制混沌的目的。