基于一种数字式交流伺服系统的舰用摇摆台控制策略

对模拟舰船摇摆的三自由度摇摆台的控制要求和控制对象进行了分析,建立了控制模型,分析出需控制的关键指标,进而根据控制模型和指标要求设计出摇摆台硬件控制配置方案,确定采用美国科尔摩根公司BDS5开放式全数字可编程位置控制与数字交流驱动一体化的控制系统作为三轴摇摆台的控制核心,并提出了一种新型采用组合表查询方式的模糊控制方式对摇摆台进行控制的策略,通过加载试验测试表明,该三轴摇摆台的控制精度高,实时性好,跟踪误差小.     

双闭环全数字控制的旋转装置

根据研制船用新型计程仪和传感器等设备的需求,设计了双闭环全数字控制的旋转装置.该装置作为试验设备的载体,它与试验水池配套,为船用新型仪器进行动态性能测试提供试验平台.旋转机构由直流电动机拖动,在工控机的控制下,载着试验设备在水池中作旋转运动.为了实现对旋转臂转速的自动控制和实时监控,设计了双闭环全数字V-M调速系统.试验结果证明,旋转装置设计新颖,转速控制精度高,且操作方便可靠.     

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真

介绍了一种用于船舶辅机设备陆地性能测试的三自由度并联机构摇摆台.主要模拟特定海况下横摇、纵摇和升沉运动,不但分析了该结构摇摆台的空间结构和空间运动姿态的位置解算,还应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了虚拟样机模型,给出了一种基于ADAMS的求解并联机构摇摆台运动学和动力学的方法,获得了有关运动学及动力学特性曲线,为船舶辅机摇摆台系统的设计、制造、创新和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数.     

一种全数字舰炮瞄准随动系统仿真器

针对舰炮武器系统仿真试验和武器装备训练半实物终端的需求,设计了一种集运动控制和性能检测于一体的全数字舰炮瞄准随动系统仿真器.提出了基于DSP位置控制器、基于分段智能PID控制算法等硬、软件关键技术的实现方法,并结合KOLLMORGEN驱动器—电动机组合的参数分析和设置,进行了整体性能测试.结果表明,仿真器随动控制具有良好的带宽响应,达到各型舰炮的性能指标,并在Windows操作环境下,实现了随动性能的实时测试、显示和分析.     

两轴摇摆台误差补偿系统设计

解算了两轴摇摆台的位姿,分析了影响定位精度的原始误差,设计了基于BP神经网络学习方法的误差补偿系统,最后将该补偿系统应用于摇摆台机构,有效改善了机构的运动精度.     

基于自适应专家S面算法的微小型USV控制系统设计

研究一类微小型水面无人艇(unmanned surface vessel,USV)的运动控制系统设计问题,提出了一种自适应专家S面运动控制算法。首先,基于STM32-ARM核心板设计了一类微小型无人艇的运动控制系统,基于Labwindows/CVI软件开发了上位机监控系统;其次,充分融合专家系统和S面控制算法的优势,提出了一种自适应专家S面运动控制算法,用于微小型无人艇的航速和航向控制;最后以所研制的"神龙号"微小型无人艇为载体,通过大量的水池试验和外场试验,验证了所设计和开发的运动控制系统的有效性和可靠性;同时通过对比试验,体现出了所提出的自适应专家S面控制算法在无人艇航向和航速控制方面的优越性。     

基于IGA-PID的减摇水舱摇摆台控制仿真研究

减摇水舱设计完成后要安装在摇摆台上,通过摇摆台精确模拟在特定海况下船舶横摇运动从而对水舱性能进行检测,摇摆台动力装置为电液伺服系统,在模拟不同船型时,配重改变及系统本身零漂,零偏等干扰因素变化使得对其执行机构传统的PD控制参数整定难、适应性差从而模拟精度降低.文章对摇摆台进行数学建模及仿真模型搭建,设计了IGA-PID控制器,采用免疫遗传算法的PID控制,通过抗体间的促进与抑制反应,不依赖控制对象实现系统的自适应,从而对PID控制参数进行整定得到全局最优解.仿真结果表明,该控制算法的应用具有更好的控制效果和鲁棒性,满足水舱测试精度要求.     

并联六自由度机构在舰船装备动态环境模拟中的应用

船舶在海上航行的运动状态具有很多不确定性,会发生俯仰、偏转和横向摆动等多种运动,这种动态环境对船载机械设备的正常运行有许多不利影响。多自由度摇摆平台结合伺服液压系统和机械传动系统,在平台稳定性和动态性能上表现突出。本文利用并联六自由度机构,设计一种模拟舰船动态环境的摇摆平台,该平台可实现纵摇、横摇和上下升沉复合摇摆状态控制。     

三轴船舶电动摇摆模拟试验台研究

针对船舶摇摆模拟试验台系统在科学研究和船载仪器可靠性试验中的应用,设计了一种多功能三轴船舶电动摇摆试验台随动控制系统。首先对摇摆试验台进行控制建模,确定电流、速度、位置三闭环控制方案,然后采用常规PID算法设计三环控制器参数,对位置环用模糊自适应PID控制器进行优化设计。提出以变周期、变幅度和组合曲线给定的摇摆方法模拟风、浪、流干扰,对系统进行仿真研究。仿真试验结果表明,设计的系统具有响应迅速、模拟准确、可靠等特点,能够较好的模拟实际海况中船舶摇摆运动,为搭建实际试验平台奠定了基础。     

基于闭环增益控制的船舶航向最优控制方法

船舶航迹与航向控制对于船舶航行安全性、稳定性有重要意义。为了提高船舶的航向、航迹控制水平,本文设计了一种基于闭环增益控制的船舶航向控制器。闭环增益控制是一种稳定性控制算法,在工业领域有非常广泛的应用。本文重点建立了船舶的运动控制模型,介绍了闭环增益控制器技术的原理与现状,并重点介绍了船舶航迹闭环增益控制器的原理。     

基于扩张状态观测器的小水线面双体船终端滑模控制

针对小水线面双体(SWATH)船运动控制问题,设计了带有扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的终端滑模控制器。首先,针对SWATH船在随机海浪作用下的运动问题,建立了带有系统复合扰动的非线性运动模型;进而,考虑到系统存在的参数摄动和海浪扰动的复杂性、随机性,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计;利用一个线性ESO对系统的复合扰动进行估计,并在外环终端滑模控制器中进行补偿;最后,利用Lyapunov理论得到了系统的渐进稳定结论。仿真结果表明,带有ESO的终端滑模控制方法能够有效实现SWATH船的运动控制,线性ESO能够准确估计出系统的复合扰动,且终端滑模控制器能够使系统状态快速收敛。     

一种步进电机控制的气体压力闭环控制系统的设计与实现

介绍了一种步进电机控制的气体压力闭环控制系统。该系统的主控计算机根据气体实际注入情况和预期的注入设定值进行准确计算后,控制步进电机驱动卡驱动相应的步进电机,调节精密减压器的开度,从而确保工作气体的长时间、高精度恒压注入。本系统具有控制精度高、控制速度快、通用性好、价格低等特点。     

灯光助降系统摇摆测试台运动分析与仿真

根据灯光助降系统横摇、纵摇指示器的设计要求,提出了一种三自由度并联摇摆测试台,用于试验指示器内发射光束的稳定性能.采用解析法建立了该测试台的运动方程,算例仿真分析结果表明,驱动主运动支链的活塞杆移动,可以实现既定规律下运动平台的横摇、纵摇和升沉运动,满足灯光助降系统的性能测试要求.     

船舶航向保持的鲁棒神经网络控制

设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统.这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力、非线性函数映射能力和闭环增益成形算法的鲁棒性结合起来,改善了系统的鲁棒性能.这种方法设计过程简单,物理意义明显.     

水下三维声纳目标在线运动监测与识别

随着声学探测在海洋资源开发中的广泛应用,水声成像技术已成为水下目标监测的重要手段,文章提出了一种基于三维声纳技术的在线运动目标识别方法。通过对三维声学图像进行网格搜索和三角面片连接,进行单帧三维声学图像的多层实时重建,实现单帧图像内目标的重建、聚类与标示。结合GPS定位仪和姿态仪信息,修正位移和姿态变化引起的运动误差,利用反向投影和最近点搜索方法查找相邻图像帧之间两两匹配的控制点对,进行相邻图像帧的快速配准。根据配准矩阵将相邻图像帧的的各个目标转换到同一全局坐标系中,提取有效的声学目标特征变化相对值,并评估特征权重,实现相邻图像帧之间运动目标的在线检测与识别。通过室内水池和湖试实验,结果表明该方法能有效地实现三维声学图像在线运动目标实时识别。     

无人艇自主避障算法设计与仿真

文章针对无人艇全局路径规划航线上可能存在未知静态障碍物,影响其安全航行的问题,提出加装超声波传感器和罗盘,分别用于测量无人艇航行过程中与障碍物的距离信息和偏航角,作为无人艇运动控制器的输入。同时设计了包含岸基和船载的无人艇运动控制系统,采用模糊控制算法实现自主避障功能,依靠专家经验制定无人艇运动控制规则,依据航速和传感器探测距离设计隶属度函数,Matlab仿真路径有效避开了障碍物,得到了安全的航行路径,验证了算法有效性。     

潜艇近水面运动的定深控制研究

考虑了潜艇于近水面航行时波浪对深度测量的干扰,在分析潜艇运动特性的基础上,针对高频操舵问题,提出了一种“开环补偿＋闭环增量修正”的定深控制方法。仿真结果表明其控制算法效果良好。     

基于Bech模型的船舶航向离散变结构控制

采用带不确定项的Bech模型可以更好地反映船舶运动的非线性特性以及不确定因素对船舶运动的影响。在Bech模型中增加不确定项，采用离散变结构控制理论设计船舶航向控制器。针对传统设计方法稳态抖振的缺点，提出一种新型的离散趋近律，可以消除传统趋近律自身参数导致的抖振。设计扰动估计器，能够自适应估计不确定因素对系统的影响，只要不确定因素的变化率有界，即可保证闭环系统的鲁棒稳定性，特别是对于幔变不确定性，具有很高的估计精度。仿真结果表明，所设计的离散变结构控制器可以快速准确地跟踪设定航向，并对参数摄动和外部干扰具有很强的鲁棒性。     

基于SD卡舰舵参数采集传输系统设计

针对目前VDR中舰舵参数的提取困难问题,设计一种以C8051F500单片机为主控制器,SD卡为安全存储介质,GPRS-DTU为传输设备的采集传输系统,实现对舰船自动舵的航向、舵角、位置等参数的采集、存储和传输,为舰船运动模型参数辨识提供实验依据,并能优化自动舵的控制率。     

物体在浮体上的纵向运动引起的浮体垂向运动

基于切片法建立物体在静水中浮体上纵向运动时浮体的水动力特征及运动微分方程。物体对浮体的垂向作用力考虑为瞬时压力，采用4阶龙格库塔法求解浮体运动微分方程，并将计算值与试验数据进行比较。