基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计

穿浪双体船独特的船体结构使得其横摇运动较小,但在高海况高航速行时垂向运动比较剧烈,为此需要一种有效的控制系统来解决问题。本文设计的控制系统由船首的T型水翼和船尾的纵倾调整尾板构成,运用合理的控制策略使二者统筹配合,发挥最优的减摇效果。首先建立双体船的垂向运动模型,利用切片理论求解水动力系数;然后采用Fluent仿真分析T型水翼和纵倾调整尾板的水动力特性;在此基础上设计LQG控制器,对不同海况下的穿浪双体船的垂向运动进行仿真研究。结果表明,运用LQG控制策略设计的运动控制系统能够很好地抑制双体船的垂向运动。

卡尔曼滤波器的20-sim软件实现

简要地介绍了线性二次型高斯(linear quardratic gauss,LQG)控制的基本原理,即利用卡尔曼滤波器估计未知状态变量,实现多变量系统的最优状态反馈控制。基于荷兰Twente大学控制工程系研发的机电一体化设计软件20-sim,编制了卡尔曼滤波器和最优状态反馈模块。在实例模型中,首先利用20-sim建立了控制系统图标化模型。在此基础上,应用了最优状态反馈控制和卡尔曼滤波器模块,构成了完整的LQG控制系统。仿真结果理想的显示了控制效果。由此可见,基于20-sim建模与仿真方法直观简便,为控制系统的建模与仿真提供了新的思路。

基于物理降阶模型的桁架结构振动主动控制

该文针对大型挠性桁架结构的振动抑制问题,采用基于变形修正的物理降阶方法对大规模桁架精细有限元模型进行降阶,在此基础上设计线性二次高斯(LQG)最优控制律并完成初始脉冲力作用下的闭环系统仿真。通过与内平衡降阶方法的比较,说明基于物理降阶模型具有更高的计算效率。并且针对闭环数值仿真结果计算了以上两种不同降阶方法的控制效率,结果表明:在相同控制力的情况下,基于物理降阶模型设计的最优控制律对桁架结构的振动抑制效果更明显。