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船舶舵/鳍联合减摇鲁棒控制研究 被引量:9
1
作者 刘胜 方亮 于萍 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1109-1115,共7页
为了提高船舶减摇效果,研究了舵/鳍联合减摇鲁棒控制问题.通过提出广义输出干扰的概念,将舵/鳍联合减摇控制系统广义对象的奇异控制问题转化为非奇异标准控制问题,给出了艏摇/横摇耦合运动的线性分式变换模型和广义对象状态空间实现.基... 为了提高船舶减摇效果,研究了舵/鳍联合减摇鲁棒控制问题.通过提出广义输出干扰的概念,将舵/鳍联合减摇控制系统广义对象的奇异控制问题转化为非奇异标准控制问题,给出了艏摇/横摇耦合运动的线性分式变换模型和广义对象状态空间实现.基于μ综合设计了舵/鳍联合减摇H∞鲁棒控制系统的控制器,并用结构奇异值理论对所设计的系统进行鲁棒稳定性和鲁棒性能分析.通过数字仿真,证明了所设计的控制系统具有良好的减摇效果和鲁棒性. 展开更多
关键词 船舶 舵/鳍联合减摇 H^∞ 鲁棒控制 数字仿真
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舵鳍联合减摇的鲁棒控制系统 被引量:11
2
作者 张显库 杨盐生 郭晨 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期71-74,共4页
为了在保持航向的同时,达到较好的减摇效果,提高船舶航行的安全性和舒适度,设计一种舵鳍联合控制系统。根据先验知识,用具有工程意义的带宽频率、高频渐近线斜率、最大奇异值和频谱峰值4个参数构造了闭环系统的传递函数阵,给出了多输入... 为了在保持航向的同时,达到较好的减摇效果,提高船舶航行的安全性和舒适度,设计一种舵鳍联合控制系统。根据先验知识,用具有工程意义的带宽频率、高频渐近线斜率、最大奇异值和频谱峰值4个参数构造了闭环系统的传递函数阵,给出了多输入多输出系统的闭环增益成形算法,将之应用于舵鳍联合减摇的控制中,运用Simulink工具箱得到仿真曲线。仿真结果表明所设计的控制系统在保证航向控制的同时,船舶横摇平均在±2°左右,最大4°,达到了较好的减摇效果。 展开更多
关键词 船舶工程 舵鳍联合减摇控制 闭环增益成形算法 鲁棒控制
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利用MATLAB进行船舶舵鳍联合减摇智能控制系统设计与仿真 被引量:11
3
作者 张博实 王科俊 罗姣妍 《计算机仿真》 CSCD 2001年第2期76-79,共4页
该文针对象船舶舵鳍联合减摇系统这样的复杂模型的仿真以及智能控制系统设计中需训练控制器、仿真中的变参数控制等特点 ,介绍了一种用SIMULINK对变参数控制器系统进行仿真的方法 ,给出了利用MATLAB环境设计如神经网络控制器等智能控制... 该文针对象船舶舵鳍联合减摇系统这样的复杂模型的仿真以及智能控制系统设计中需训练控制器、仿真中的变参数控制等特点 ,介绍了一种用SIMULINK对变参数控制器系统进行仿真的方法 ,给出了利用MATLAB环境设计如神经网络控制器等智能控制器的方案。最后给出了所述设计方案和仿真方法的具体实例 展开更多
关键词 船舶 舵鳍 联合减摇系统 智能控制系统 仿真 MATLAB
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舵/鳍联合减摇的H_∞控制方法 被引量:2
4
作者 刘彦文 苗秋妍 +1 位作者 刘胜 高振国 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第5期595-598,共4页
针对舵/鳍联合减摇控制系统的特点,提出了一种新的基于正实性设计思想的H∞控制方案,并根据设计结果对控制器参数进行了综合调节。采用H∞混合灵敏度设计方法,从基本的性能要求和鲁棒稳定性要求出发,对舵减摇控制回路和减摇鳍控制回路... 针对舵/鳍联合减摇控制系统的特点,提出了一种新的基于正实性设计思想的H∞控制方案,并根据设计结果对控制器参数进行了综合调节。采用H∞混合灵敏度设计方法,从基本的性能要求和鲁棒稳定性要求出发,对舵减摇控制回路和减摇鳍控制回路进行了设计,并且详细地给出了各个权函数的确定过程。在设计过程中不但考虑了舵机和鳍机的非线性限制,还分析了Bode积分定理对性能的约束条件,在系统的性能和控制输出之间进行了折衷,给出了一组最优的设计结果。仿真结果表明,所设计的H∞控制系统在相应的频带内具有指定的性能,系统在不同海况,不同遭遇角时,都取得了很高的减摇率。而且在对象存在摄动的情况下系统仍具有最优的性能和很好的鲁棒稳定性。 展开更多
关键词 H∞控制 舵/鳍联合减摇 Bode积分 性能约束
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某型船舶舵鳍联合减摇控制策略研究 被引量:3
5
作者 王振强 胡绪昌 +1 位作者 黄雪平 项卫东 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2017年第S1期170-173,203,共5页
对某型船舶现有的减摇装置进行分析,通过设计增加自动舵的减摇控制系统,实现测量船的舵鳍联合减摇控制。仿真表明,不同航态下舵鳍联合控制与减摇鳍相比,均有显著的减摇效果,并结合该船的实际情况得出了减摇装置的使用的控制策略。
关键词 舵鳍联合减摇 控制策略
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基于自适应GPC的舵和水舱联合减摇系统研究 被引量:2
6
作者 官英双 彭秀艳 赵希人 《微计算机信息》 2012年第10期14-16,共3页
在研究了舵和水舱联合减横摇控制方法的基础上,建立了广义预测控制(GPC)的预测模型,用递推最小二乘法在线估计预测模型参数,求出使船舶横摇角广义稳态方差最小的控制律,用传统的开关式气阀控制,使水舱产生对抗海浪干扰的力矩;接着运用ka... 在研究了舵和水舱联合减横摇控制方法的基础上,建立了广义预测控制(GPC)的预测模型,用递推最小二乘法在线估计预测模型参数,求出使船舶横摇角广义稳态方差最小的控制律,用传统的开关式气阀控制,使水舱产生对抗海浪干扰的力矩;接着运用kalman滤波算法在线估计参数,用LQG方法使航向舵控制减摇。仿真结果表明,这种控制策略能够在较宽的频率范围内对船舶有效减摇。 展开更多
关键词 联合减摇 舵/可控被动式水舱 自适应GPC LQG控制 随机最优控制
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舵鳍联合减摇与航向保持的非线性控制方法
7
作者 林安辉 蒋德松 《集美大学学报(自然科学版)》 CAS 2017年第4期36-43,共8页
为了研究船舶在固定航速下横荡、横摇和艏摇三个自由度运动的舵鳍联合减摇与航向保持控制问题,通过状态空间的划分,将状态含有绝对值的系统转化成为不含绝对值的切换系统,利用SOS(sum of squares)技术,分别设计了非线性状态反馈切换控... 为了研究船舶在固定航速下横荡、横摇和艏摇三个自由度运动的舵鳍联合减摇与航向保持控制问题,通过状态空间的划分,将状态含有绝对值的系统转化成为不含绝对值的切换系统,利用SOS(sum of squares)技术,分别设计了非线性状态反馈切换控制器和单控制器,并结合Lyapunov稳定性理论给出了闭环系统镇定的充分条件。仿真结果表明:在外扰的影响下,所设计的控制器使得船舶减摇效果明显,而且能够保持期望的航向。 展开更多
关键词 SOS 非线性 切换控制 舵鳍联合减摇 航向保持
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鳍/被动水舱联合减摇理论研究 被引量:14
8
作者 赵为平 金鸿章 +1 位作者 张海鹏 许叙遥 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期84-88,共5页
本文在综合分析减摇鳍与被动减摇水舱两种减摇装置的优缺点的基础上 ,考虑某些特殊用途的船舶以及一些大型的军用舰艇在全航速下对船舶平衡要求较高的情况 ,采用了一种优良的全航速下的减摇方案——减摇鳍与被动水舱联合减摇装置。这种... 本文在综合分析减摇鳍与被动减摇水舱两种减摇装置的优缺点的基础上 ,考虑某些特殊用途的船舶以及一些大型的军用舰艇在全航速下对船舶平衡要求较高的情况 ,采用了一种优良的全航速下的减摇方案——减摇鳍与被动水舱联合减摇装置。这种减摇装置将减摇鳍与被动水舱有效结合 ,有效地克服了减摇鳍与被动水舱的缺点 ,同时也放宽了对鳍静特征数的要求 ,这对于装有不可收放式减摇鳍的船舶具有实际意义。针对上述联合减摇装置建立了船舶 /减摇鳍 /水舱的数学分析模型 ,并进行了分析讨论。通过对一实船的理论计算 ,结果表明 :鳍 /被动水舱联合减摇方案与其它减摇装置相比有明显的优越性 ,这种装置弥补了减摇鳍和减摇水舱具有的缺点 ,为船舶减摇提供一种减摇的方法。同时 ,可在此基础上增加装置的功能 。 展开更多
关键词 船舶工程 装置 联合减摇 鳍/被动水舱
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基于模糊神经网络的舵鳍联合减摇控制 被引量:3
9
作者 阮苗锋 宋立忠 李湘平 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第2期52-55,103,共5页
船舶是典型的复杂非线性、不确定性系统,受自身结构、所装货物质量、航速及风浪流等因素的影响,难以建立其精确的数学模型。由此,针对目前舵鳍联合减摇控制设计依赖于船舶模型参数的缺点,在充分考虑舵角、舵速等约束条件的基础上,基于... 船舶是典型的复杂非线性、不确定性系统,受自身结构、所装货物质量、航速及风浪流等因素的影响,难以建立其精确的数学模型。由此,针对目前舵鳍联合减摇控制设计依赖于船舶模型参数的缺点,在充分考虑舵角、舵速等约束条件的基础上,基于模糊神经网络设计分离型舵鳍联合减摇控制器,并在不同海况和模型参数存在摄动的情况下进行MATLAB仿真研究。仿真结果表明:所设计的模糊神经网络控制器不仅能使船舶保持航向,而且其减摇效果优于传统PID控制,同时体现出了极强的鲁棒性。 展开更多
关键词 船舶工程 舵鳍联合减摇 模糊神经网络 鲁棒性 舵速限制
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低舵速下具有能量优化的舵鳍联合减摇研究 被引量:9
10
作者 金鸿章 王帆 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期945-950,共6页
针对目前舵/鳍联合减横摇系统对舵机转舵速度要求较高等问题,研究了一种在现有舵机低舵速条件下的舵/鳍联合减摇方法,可避免频繁操舵造成的舵机加剧磨损、燃料过度消耗等缺陷。依据操舵准则,在线修正原航向舵、减摇鳍指令,在允许的航向... 针对目前舵/鳍联合减横摇系统对舵机转舵速度要求较高等问题,研究了一种在现有舵机低舵速条件下的舵/鳍联合减摇方法,可避免频繁操舵造成的舵机加剧磨损、燃料过度消耗等缺陷。依据操舵准则,在线修正原航向舵、减摇鳍指令,在允许的航向偏差范围内,达到舵/鳍联合减摇的目的。通过对船舶航行阻力、能量损耗的分析,应用遗传算法对舵/鳍联合控制中的关键因子进行优化。最后在不同海情下与原舵、鳍系统进行模拟比较,验证了该方法的有效性。与其它舵/鳍联合系统不同,该方法无需对现有舵机、鳍系统进行改造或更换,具有较好的应用价值。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 舵/鳍联合减摇 低速舵机 航行阻力与能量损耗 遗传算法
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基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇MPC控制 被引量:4
11
作者 李晖 解莹楠 兰立奇 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1753-1761,共9页
针对船舶运动系统具有非线性、强耦合、多变量等特性,并考虑海洋环境对船舶运动影响,建立了一个能够比较全面反映船舶运动本质特性的四自由度(纵荡、横荡、横摇、艏摇)运动非线性数学模型,基于模型预测控制是一种在控制领域得到实际应... 针对船舶运动系统具有非线性、强耦合、多变量等特性,并考虑海洋环境对船舶运动影响,建立了一个能够比较全面反映船舶运动本质特性的四自由度(纵荡、横荡、横摇、艏摇)运动非线性数学模型,基于模型预测控制是一种在控制领域得到实际应用的多变量优化控制策略,设计了基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇模型预测控制(MPC)系统。在不同海情下,完成了横摇与航向联合控制仿真实验,结果表明:该控制方法鲁棒性强,既能实现精确的航向控制又能得到良好的减摇效果。 展开更多
关键词 舵鳍联合减摇 四自由度模型 反馈线性化 模型预测控制
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减摇鳍/水舱联合减摇系统模糊自适应滑模控制 被引量:3
12
作者 兰立奇 李晖 解莹楠 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2019年第12期102-106,152,共6页
针对减摇鳍和被动式减摇水舱设备在不同航速下的减摇特点,建立了船舶减摇鳍/水舱联合减摇系统的横摇数学模型。结合模糊自适应控制良好的逼近特性和滑模控制算法对扰动和模型参数变化的不灵敏性,设计了减摇鳍/水舱联合减摇系统的模糊自... 针对减摇鳍和被动式减摇水舱设备在不同航速下的减摇特点,建立了船舶减摇鳍/水舱联合减摇系统的横摇数学模型。结合模糊自适应控制良好的逼近特性和滑模控制算法对扰动和模型参数变化的不灵敏性,设计了减摇鳍/水舱联合减摇系统的模糊自适应滑模控制器。采用实船参数的仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的自适应性和鲁棒性,减摇鳍/水舱联合减摇控制系统在不同海况和不同航速下均具有良好的减摇效果。 展开更多
关键词 鳍/水舱 联合减摇 全航速 模糊自适应滑模控制
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船舶减摇鳍/水舱联合控制技术研究 被引量:1
13
作者 刘胜 韩研 《声学与电子工程》 2018年第1期55-60,共6页
针对船舶减横摇问题,结合减摇鳍与减摇水舱两种减摇装置的优点,提出了一种全航速下的船舶减摇鳍/水舱联合控制减摇方案。减摇鳍采用力矩对抗控制,减摇水舱以水舱流体速度为反馈信号的闭环控制。针对该方案建立船舶减摇鳍/水舱联合控制... 针对船舶减横摇问题,结合减摇鳍与减摇水舱两种减摇装置的优点,提出了一种全航速下的船舶减摇鳍/水舱联合控制减摇方案。减摇鳍采用力矩对抗控制,减摇水舱以水舱流体速度为反馈信号的闭环控制。针对该方案建立船舶减摇鳍/水舱联合控制系统的数学模型,并通过仿真结果对减摇方案进行验证。分析结果表明,船舶减摇鳍/水舱联合控制方案实现了全航速下的减横摇。在低航速下,对减摇水舱施加控制的联合控制方案较无控制的联合控制方案有明显的减摇效果。 展开更多
关键词 联合减摇系统 水舱 PID 船舶
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一种用于船舶纵-横联合减摇的预测控制器(英文)
14
作者 Wen-yang DUAN Yang HAN +1 位作者 Rui-feng WANG Li-min HUANG 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第5期399-415,共17页
目的:为提高船舶运动联合减摇效果,提出一种基于船舶运动及船舶水动力预报的联合减摇控制方法,并基于弱非线性二维半方法进行数值仿真,分析该控制方法的减摇控制效果。创新点:1.提出基于船舶运动预报和水动力预报的减摇方法,克服了控制... 目的:为提高船舶运动联合减摇效果,提出一种基于船舶运动及船舶水动力预报的联合减摇控制方法,并基于弱非线性二维半方法进行数值仿真,分析该控制方法的减摇控制效果。创新点:1.提出基于船舶运动预报和水动力预报的减摇方法,克服了控制时延对减摇效果的影响;2.基于弱非线性二维半方法进行船舶运动减摇数值仿真,验证了该方法能够实现良好的联合减摇控制效果。方法:1.在控制过程中基于极短期预报方法预报船舶运动姿态,并利用船舶运动方程预报水动力,将预报的水动力作为鳍角分配的依据;2.基于弱非线性二维半方法在时域内进行船舶运动减摇数值仿真,分析该控制方法在各种不同海况下的减摇控制效果。结论:1.弱非线性二维半方法在高速船舶的水动力预报中可以获得良好的效果;2.在各个不同海况下,本文提出的控制方法能够实现有效的联合减摇。 展开更多
关键词 主动鳍 联合减摇 预测控制器 船舶运动和水动力预报控制器
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基于模糊滑模理论的水面航行器减摇控制 被引量:1
15
作者 刘玥 刘方 陈功 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第3期96-99,135,共5页
水面航行器运动控制系统中存在很多不确定因素,难以对其建立精确的数学模型,针对这一特点,将模糊滑模算法运用到水面航行器减摇控制中,使控制器保持滑模算法对参数摄动和外界扰动不灵敏、反应迅速和鲁棒性强的特点。同时,引入模糊控制... 水面航行器运动控制系统中存在很多不确定因素,难以对其建立精确的数学模型,针对这一特点,将模糊滑模算法运用到水面航行器减摇控制中,使控制器保持滑模算法对参数摄动和外界扰动不灵敏、反应迅速和鲁棒性强的特点。同时,引入模糊控制对滑模控制器的抖振进行优化,减弱对舵机和鳍机的机械磨损。在充分考虑舵角和航速等约束条件下,设计分离型舵鳍联合减摇模滑模控制器,进行Matlab仿真对比研究。仿真结果表明:设计的模糊滑模控制器能使船舶具有良好的航向保持和减摇效果,同时,系统抖振相比单独使用滑模控制器明显减弱。 展开更多
关键词 舵鳍联合减摇 模糊滑模 鲁棒性
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舵鳍联合控制参数优化及仿真 被引量:3
16
作者 田军 《自动化技术与应用》 2015年第7期9-13,共5页
船舶上装置的舵和减摇鳍系统分别完成航向和横摇减摇控制,但是两者之间存在着耦合,因此提出了舵鳍联合控制,实现多翼面的协调控制。建立船舶运动系统横荡、艏摇和横摇的三自由度运动、舵和减摇鳍的驱动控制、海浪干扰等数学模型,构建仿... 船舶上装置的舵和减摇鳍系统分别完成航向和横摇减摇控制,但是两者之间存在着耦合,因此提出了舵鳍联合控制,实现多翼面的协调控制。建立船舶运动系统横荡、艏摇和横摇的三自由度运动、舵和减摇鳍的驱动控制、海浪干扰等数学模型,构建仿真环境。利用线性二次型最优控制理论设计舵和减摇鳍的联合控制器,并采用多目标优化手段确定舵速和鳍速参数,仿真表明,在不同的海况,以及船体不同航行状态下,都取得了显著的减摇效率,效果较减摇鳍单独减摇效果更佳,且能够保证良好的航向控制精度,说明舵鳍联合减摇有效地协调舵和鳍控制水翼的控制力和控制力矩。 展开更多
关键词 操纵性 舵鳍联合减摇 LQR 系统仿真 多目标优化
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COOPERATIVE GAMES ON CONVEX GEOMETRIES WITH A COALITION STRUCTURE 被引量:1
17
作者 Fanyong MENG Qiang ZHANG 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2012年第5期909-925,共17页
This paper is mainly to discuss cooperative games on convex geometries with a coalition structure, which can be seen as an extension of cooperative games with a coalition structure. For this kind of games, the coopera... This paper is mainly to discuss cooperative games on convex geometries with a coalition structure, which can be seen as an extension of cooperative games with a coalition structure. For this kind of games, the cooperation among unions and within each union will be the convex sets, i.e., the feasible subsets of the coalition structure and that of each union belong to a convex geometry, respectively. The explicit form of the generalized Owen value for this kind of games is given, which can be seen as an extension of the Owen value. Eklrthermore, two special cases of this kind of games are researched. The corresponding Davoff indices are also stHdied. Fin~.llv ~n ilhl^r~'i, ~r^l~ to ~ 展开更多
关键词 Coalition structure convex geometry cooperative game generalized Owen value gener-alized symmetric coalitional Banzhaf value.
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