基于ADRC的调距桨伺服控制系统设计

船舶调距桨推进系统具有典型的非线性和不确定性,以及柴油机、推进轴系和螺旋桨三者的强耦合性,并受到其执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得调距桨伺服控制系统的设计非常困难。本文建立了基于自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的调距桨伺服控制系统数学模型,对自抗扰控制器的原理及参数整定进行了分析,采用Matlab/Simulink完成仿真程序的设计和研究,ADRC螺距控制与传统的PID螺距控制相比,具有良好的鲁棒性和稳定性,尤其在抗扰性能方面具有良好的控制效果。     

舰船调距桨推进装置的建模与仿真分析

近年来,内河航运和远洋货物运输行业发展迅速,作为最安全、承载量最大的运输工具-船舶的操纵性和动力特性引起了业内的广泛关注。螺旋桨是船舶动力系统的主要组成部分,很大程度上决定了船舶的推进效果。为了进一步提升船舶的动力特性,使舰船能够适应复杂的海洋气候条件和动力系统负载,可调螺距螺旋桨推进装置的装机量越来越多。通过调节螺旋桨的螺距角,调距桨在一定范围内灵活调节舰船的推进力、主机负荷等动力参数,使舰船的推进效率和机动性能大幅提高。本文详细介绍了可调螺距螺旋桨的运行特点,建立了螺旋桨控制系统的力学模型,利用Matlab/Simulink平台建立了舰船可调螺距螺旋桨推进装置的仿真模型,并对该调距桨进行仿真分析。本研究在改善调距桨的结构设计,提升舰船动力推进性能等方面有重要的意义。     

船舶单桨工况拖转调距桨性能计算及其对快速性的影响分析

利用CFD方法对某调距桨敞水特性进行数值计算,并利用实验数据对计算结果进行校验。对于该桨各螺距下大进速系数时的敞水性能采用CFD计算结果与二次曲线逼近相结合的方法获得,以适当扩大调距桨的敞水特性曲线在水涡轮工况的范围。建立了某推进装置主机、传动装置、调距桨、船体阻力的数学模型,在Simulink环境下集成为"船-桨-机"推进系统仿真模型。对单桨工况的稳态特性进行仿真计算,着重研究了不工作调距桨自由拖桨时的拖桨阻力。结果表明:1)不工作桨自由拖转时,将不工作桨螺距设定为最大值时拖桨阻力最小,船舶的快速性最好;2)航速和不工作桨螺距是影响不工作桨拖桨阻力的主要因素,航速越高,拖桨阻力、拖桨力矩以及拖桨转速越大;不工作桨螺距越大,拖桨阻力越小,拖桨力矩与拖桨转速先略微增加而后减小至最小值。     

基于最小二乘法的调距桨电液伺服系统辨识研究

利用最小二乘参数估计原理对调距桨电液伺服系统进行系统参数辨识。基于开环辨识、闭环验证的思路,设计出辨识试验方案,利用MATLAB系统辨识工具箱对采集到的数据进行预处、模型定阶和ARX参数估计,获得系统开环模型;利用Simulink对辨识得到的模型进行闭环仿真,将仿真结果与台架实验数据进行对比分析。初步尝试了系统辨识在调距桨伺服系统上的应用。     

基于虚拟样机技术的调距桨仿真研究

首先详细分析了调距桨结构与传动原理的基础,利用三维建模软件UG对调距桨各个部件进行几何建模、装配、并添加约束,形成虚拟样机,然后将其导入动力学分析软件ADAMS中进行动态仿真,并以平面曲线图反映调距桨在给定条件下的运动学特性,进一步验证了调距桨虚拟样机的合理性,为调距桨特性研究与精确控制提供了理论依据.     

可调螺距螺旋桨控制系统仿真平台设计

针对船舶可调螺距螺旋桨(以下简称调距桨)控制系统设计、调试困难的现状,设计了调距桨控制系统仿真平台,以使调距桨控制系统的设计及调试变得简单、便捷．仿真结果表明,该平台极大地方便了调距桨控制系统的设计,对实际系统的调试具有指导作用．     

基于观测器的船用调距桨控制系统 故障分析与仿真试验

针对船用调距桨控制系统传感器恒偏差、恒增益及液压缸完全失效三种典型故障模式,建立了相应的故障模型,并提出了相容多性能指标约束下的故障诊断观测器算法。进一步,对MCP34-C/4调距桨螺距控制系统进行了典型故障下的仿真实验和传统观测器诊断方法的对比研究。仿真表明,所提出的故障观测器诊断方法具有快速性、鲁棒性和灵敏性特点,适用于线性模型下船用调距桨控制系统的故障诊断。     

燃燃联合动力装置等功率模式切换过程研究

以某燃燃联合动力装置为研究对象,采用Matlab/Simulink软件对该燃燃联合动力装置进行模块化建模并对该动力装置的稳态过程进行仿真。利用"等功率"方法对单机两桨推进转化为两机两桨推进、两机两桨推进转化为四机两桨推进模式进行分析,得到动力装置主要性能参数的变化规律。     

调距桨推进特性分析及其控制系统设计研究

具体归纳了船舶调距桨推进装置的工作特性及特点，并与定距桨进行了对比分析，总结出适用于可调螺距螺旋桨的三类船舶;在此基础上提出了基于模糊神经网络控制的调距桨控制系统的设计，仿真试验结果表明了调距桨控制系统设计的合理性.     

某型船调距桨装置液压系统仿真及试验研究分析

针对某型船调距桨装置液压系统设计参数与使用工况,利用液压系统AMESim仿真软件,建立调距控制回路仿真模型,仿真分析液压系统的实际工作特性;结合调距桨装置台架联调试验,验证液压系统仿真模型合理性。     

船用电控柴油机伺服油共轨系统仿真

为分析电控柴油机伺服油共轨系统的动态性能和不同参数对系统性能的影响,以瓦锡兰RT-flex60C船舶柴油机伺服油共轨系统为对象,研究伺服油轨系统的结构特点和工作原理。建立系统主要部件的数学模型,采用SIMULINK仿真软件对伺服油共轨系统进行仿真,通过仿真实验分析伺服油泵转速、收集器和共轨容积、柴油机负荷对伺服共轨管压力波动产生的影响,分析得出收集器和伺服共轨容积对轨压有比较大的影响,因此建议在满足柴油机工作性能的基础上,选用较大的收集器容积或分段式伺服共轨管。     

导流帽对螺旋桨水动力性能的影响研究

采用CFD仿真方法研究了安装在调距桨油缸外的导流帽对螺旋桨水动力性能的影响,研究发现导流帽对桨叶受力影响较小,但导流帽降低了桨毂的阻力,使得整个推力增大,推进效率有所提高。进速系数较大时,导流帽对叶根区域压力分布有一定影响,但总的来说导流帽对叶根区域流动影响较小。     

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LabVIEW电液压力伺服阀测试台设计与实现

采用目前工业上应用广泛的虚拟仪器（LabVIEW）技术,将虚拟仪器应用到电液压力伺服检测系统中,输入信号由计算机的虚拟数字信号源产生,输出信号通过虚拟仪器的软件面板显示,由计算机数据采集卡（DAQ）对各项检验参数。本系统能够实现电液压力伺服系统的自动测试,并采用自定义的人机界面,界面友好操作方便。     

基于ITAE准则的电液位置伺服系统仿真与优化

电液位置伺服系统是最常见的伺服系统之一，已广泛应用于各个行业。介绍了电液位置伺服系统的工作原理，在通过用ITAE准则优化方法对系统进行优化，并采用MATLAB仿真工具进行仿真后，再以具体系统为例，详细说明了仿真和优化的全过程。经ITAE准则优化方法优化后，通过仿真，可以发现系统的性能得到了较大改善。     

射流管式电液伺服阀可靠性数字仿真

从射流管式电液伺服阀的基本失效分析出发,运用故障树分析理论,建立了以其不能正常工作为顶事件的故障树,并收集了各个底事件的失效分布函数。运用了蒙特卡罗方法与故障树分析相结合进行可靠性数字仿真,并以MATLAB为平台,编制了伺服阀的故障树仿真分析程序,得出了射流管式电液伺服阀平均故障间隔时间和在不同工作时间要求下的可靠度,为射流管式电液伺服阀可靠性定量分析、评估提供了一定依据。     

调距桨推进轴系回旋振动计算研究

以某型船为例,建立了调距桨轴系集总参数元件-分布参数元件混合系统模型,利用传递矩阵法进行轴系回旋振动计算,并对影响调距桨轴系回旋振动特性的主要因素进行了分析。     

船用螺旋桨负载动态实验仿真装置研究

介绍了动态仿真船用螺旋桨负载的总体方案并给出了一种仿真装置。该装置能仿真螺旋桨在各种工况下的静、动态特性，为推进电机提供逼真的轴负载。装置的主体为转矩随动系统，其反馈转矩的测量采用了转矩传感器，文章以某深潜救生艇的螺旋桨负载为研究对象，建立了系统的数学模型，设计了转矩随动系统，利用设计的装置进行了综合仿真，仿真结果与负载实际响应接近。     

基于 AMESim 对波浪控制平台电液伺服系统仿真与优化

以荷兰某公司设计的波浪控制平台为研究对象,对其主要的液压元件添加传递函数,并建立电液伺服控制系统传递函数方块图。然后通过 AMESIM 仿真平台建立液压系统模型,探索在不同伺服增益参数时系统的动态误差。仿真结果显示,只通过改变伺服增益,系统不能满足实际精度要求。为此,本文在控制系统中采用 PD 控制算法,借助 AMEsim 中的遗传算法进行优化,得到最优 Kp 和 Kd 参数。结果表明,此方法能使系统实现所需精度及稳定性要求。