基于动态窗口法的近海水域船舶避障算法研究

[目的]提出一种改进的动态窗口法,以解决近海水域智能船舶在面对夹击及动静混合会遇时无法有效避让的船舶避障问题。[方法]为得到在近海水域航行的船舶约束条件,针对近海水域对船舶避障的影响因素进行分析,同时提出近海水域船舶航行最低避障要求;然后对动态窗口法(DWA)的目标函数进行优化改进,并将其与船舶和障碍物的距离相关联,以提升船舶在航行图中的安全性,同时将目标函数中的航向权值引入船舶会遇态势判断,以使目标船舶可以有效判断船舶的避障责任;最后,通过仿真模拟验证改进算法的有效性。[结果]仿真结果表明,所提的改进算法在分别遭遇夹击以及复杂会遇的情况下,能够清晰地判断船舶的避障责任,降低航行过程中的速度变化陡峭度,且所规划的船舶航行路径可有效提升船舶航行的安全性。[结论]所提避障算法可为解决近海水域智能船舶遭遇复杂会遇情景的避碰失败问题提供参考。

基于太阳能锂电池及柴油发电机组的多能源(光柴储)船舶微网能量控制系统研发

在多能源船舶综合电力推进系统中,船舶微网的可靠性将直接影响船舶航行的安全。构建一类基于太阳能电池、柴油发电机组以及锂电池的多能源(光柴储)船舶微网系统,提出相应的控制策略,研发基于P LC及总线控制技术的控制系统和系统集成技术。实船应用结果表明,研发的控制策略实现了各个能量源的有效管理,船舶多能源微网控制系统运行稳定,提高了新能源的利用率和船舶的续航力。

小型船舶电力推进控制系统的研发

船舶的动态特性具有强耦合、非线性、大时滞和大惯性等特点,并且风、流和浪等外部随机干扰也随着不同海况发生很大的变化,推进控制很难用精确的数学模型进行描述。根据船舶螺旋桨的推进特性,在阐述小型船舶电力推进系统的组成及运行特点的基础上,分析了推进电机控制的要求。采用矢量型变频器,设计了以菲尼克斯PLC为核心的控制系统,分析了系统的硬件配置和软件编程。实验结果表明,设计的控制系统能够满足控制功能要求,改善控制性能,提高系统控制可靠性。

太阳能游览船能量控制系统研发

在太阳能游览船综合电力推进系统中,供电系统的可靠性和灵活性将直接影响船舶航行的安全。根据设计船舶的基本参数,提出太阳能游览船电力系统的拓扑结构,设计以PLC为控制器的能量控制系统方案,给出主要功能程序流程,实现以多种方式监视、保护、控制和调节电池的运行方式,确保船舶电力系统连续优质供电,为船舶不同能源的综合利用和统一管理提供保障。实船运行表明,该控制系统的设计能有效提高船舶续航能力,满足太阳能游览船供电系统可靠性的要求。

船舶电力推进变频输出电压谐波抑制研究

根据船舶电力推进变频驱动的特点,提出了一种新型变频器输出混合有源正弦波滤波器,在变频器的输出侧接上一个LC基波串联谐振电路,使变频器的输出电压对基波呈现低电抗、对谐波呈现高阻抗;同时实时检测负载端电压,根据瞬时无功功率理论可直接检测出谐波电压波形,并通过变流器和串联变压器反馈一个与谐波电压幅值相等、相位相反的电压去抵消系统中剩余的谐波电压。阐述了新型变频器输出混合有源正弦波滤波器的结构和工作原理,分析了滤波器的谐波抑制原理,给出了滤波器的仿真结果及分析。仿真结果表明:此滤波器设计新颖、结构简单、可靠性高,在各种工况条件下都能得到优化的滤波效果,很好地改善变频器的输出电压波形。

一种三相并联有源滤波器的仿真研究

针对广泛使用的非线性负载产生谐波和导致功率因数较低的问题,在建立三相并联型有源电力滤波器数学模型的基础上,把滑模变结构控制和模糊控制趋近律相结合,设计了一种基于模糊滑模变结构控制策略、用于抑制电网谐波、提高负载功率因数的三相并联型有源电力滤波器。模糊滑模变结构控制方案不仅消除了滑模变结构控制固有的高频颤动现象,对模型不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性,而且改善了系统到达段的品质,同时跟踪误差可收敛到零的一个邻域内。通过仿真对该控制模型进行了验证,结果表明,方案切实可行,系统具有良好的动静态性能。

船舶电网参数基于DSP的液晶显示的研究

根据点阵液晶显示模块SED1335在船舶电网参数检测中的应用,提出了一种控制液晶显示的实现方法。针对液晶显示控制系统中遇到的大量数据的实时高速传输问题,采用具有快速的计算能力和强大的信息处理能力的数字信号处理器。具体介绍了数字处理芯片TMS320F2812及液晶模块SED1335的功能特性和控制参数,并提出以TMS320F2812为控制核心的硬件电路,给出了C语言实现软件设计的具体方法。

基于数据融合的船舶电网参数测量研究

采用单传感器的传统船舶电气参数测量方法存在很多缺陷,会受到传感器的测量噪声和电网中的电磁干扰等影响,从而影响参数测量的精度和测量结果的稳定性。为此,应用状态估计技术和多传感器数据融合理论,提出了一种新的船舶电气参数测量方法。首先建立电压和电流的状态模型,将其连续的动态方程离散化,用于数字信号处理器(DSP)中。然后采用卡尔曼滤波和无反馈分布式融合来对离散化后的采样数据进行融合,从而得到全局数据融合的最优估计。最后,经过一个周期的采集数据估计值进行有效值计算,在液晶屏中显示出来。与单个传感器的检测方法相比,该检测方法具有更高的精度和更好的稳定性。仿真结果和实验测试结果都证明了本检测方法的有效性和优越性。

小型电力推进船舶电力系统谐波抑制的仿真研究

建立了小型电力推进系统谐波分析的数学模型,进行了谐波抑制装置的设计;利用MATLAB,采用分层结构和模块化设计实现了该系统和谐波抑制装置的数字仿真。仿真结果证明了该仿真模型和设计方法的正确性。

双桨游览船舶无舵效运动建模与控制研究

针对以太阳能和锂电池为能源、以无刷直流电机为推进装置的双推进双体游览船舶,论文通过对双体船受力分析,依据船舶运动建模方法,建立船舶在舵失效情况下的运动仿真模型。通过检测左右舷螺旋桨的转速,实时计算双桨转速差产生的等效舵效值,并给出合适的转速控制值。最后,以实船数据为依据进行舵失效情况下的船舶操纵控制策略优化,并进行系统仿真;仿真结果表明,论文提出的控制策略有效实用,提高了船舶操纵控制性能以及安全性能。

船舶电网频率实时检测仿真研究

针对电力推进船舶电网频率的实时精确检测,阐述了基于二阶直接型IIR数字陷波器的基本原理,基于LMP(p=3)自适应算法建立了在跟踪陷波器参数基础上的船舶电网频率实时检测模型,并分别在电网频率不变、频率发生阶跃变化以及频率线性变化的不同情况下进行了基于Simulink的仿真研究。仿真结果验证了提出的频率检测方法的实时性和精确性。

一种船舶电力滤波器的仿真研究

在小型船舶电力推进系统中,变频驱动产生了严重的谐波污染,导致电力系统的容量大大增加,恶化电网电能质量,甚至影响了船舶安全运行.针对电力推进船舶电网存在的谐波污染问题,设计了电力滤波器的拓扑结构,制定其控制策略,分析该滤波器的工作原理,并进行计算机仿真,验证了该滤波器的有效性.

无源滤波装置在船舶电力推进系统的应用

变频驱动对电网产生了严重的谐波污染,消除谐波影响已成为电力推进船舶研制的关键。在建立小型电力推进系统谐波分析的数学模型基础上,对无源滤波装置的拓扑结构进行改进,并采用改进遗传算法对该无源滤波器参数优化。根据优化参数设计所提出拓扑结构的无源滤波装置,应用MATLAB7.0软件对电力推进系统进行仿真,仿真结果证明该拓扑结构和参数优化方法的正确性,达到谐波抑制的良好效果。

混凝土搅拌站变频调速节能改造

针对混凝土搅拌站的电动机变频节能改造,分析了搅拌站的系统组成及工艺流程.在不改变原系统设计和控制的基础上,设计了系统变频调速系统的硬件组成和PLC程序,进行了变频器参数与程序设计的优化研究,并制造了设备,现场安装调试后,系统运行稳定,节能效果显著,实现了变频调速装置与原先驱动装置的硬件冗余.

船舶同步发电机动态特性仿真

通过对同步发电机、相复励磁系统、负荷建立动态的数学模型 ,并采用CSSF语言编程 ,对船舶同步发电机进行动态特性仿真 .结果表明 ,所建立的数学模型能比较逼真地反映同步发电机的动态特性 .

静止无功发生器在船舶轴带发电机系统中的应用

介绍以三相变流器为主电路结构的静止无功发生器(SVG)装置的工作原理,结合电力电子的静止无功补偿技术及其最新发展阐述基于三相电路瞬时无功功率理论的无功电流和谐波的检测方法,对采用瞬时无功功率理论控制方法的静止无功发生器在船舶轴带发电机系统中的应用进行研究, 并给出系统基于Matlab的仿真。根据船舶轴带发电机的特点和仿真结果,有效地验证了在船舶轴带发电机系统中采用静止无功发生器取代同步补偿器的可行性。

基于PLC的卫星发射模拟装置改造

文章在剖析中国卫星发射模拟装置系统功能的基础上,介绍了运用PLC对其进行的技术改造.软件采用了状态图方式使系统改造后的结构更为清晰,硬件系统的改造和新设计的灯光制景控制系统效果良好.

基于相似样本及PCA的光伏输出功率预测

针对光伏输出功率预测问题,提出相似样本及PCA相结合的光伏输出功率预测模型。通过对光伏发电系统历史发电量数据和气象数据相关性分析,根据辐照度具有时间周期性和邻近相似性的特性选取参考样本,求取预测日与参考样本辐照度的欧氏距离并确定相似样本,采用PCA对相似样本提取主成分作为神经网络的输入,简化网络结构。仿真结果表明,相似样本算法可以有效地对不同天气类型的光伏输出功率进行预测,基于PCA的神经网络模型可进一步提高预测精度、泛化性能更好。

新能源船舶并网逆变器电网支撑协调控制

新能源船舶近年来发展迅速,并网逆变器是其关键设备。逆变器能够单独运行,也能与船舶柴油发电机组协调工作,支撑船舶电压与频率。本文提出柴油发电机组离网、并网及切换过程等不同模式下并网逆变器的控制策略,以解决船舶电站中电网电压与频率容易受负载突变影响的问题。离网时逆变器采用电网电压及输出电流双闭环控制,并把负载电流全前馈;并网时采用功率控制,并通过滤波器技术提取负载电流的动态分量前馈至补偿电流;两种模式切换时采用状态锁定方法避免参数突变造成的不稳定。该控制策略充分利用了船舶电站中容易获得的负载电流参数,有效地提高了船舶电网运行的可靠性。

船舶电站可编程序自动频载调节装置

介绍采用可编程序控制器 (PLC)实现船舶电站自动调频调载的基本原理以及软硬件的实现方法。