减摇鳍升力反馈自适应控制系统设计

针对减摇鳍系统严重的非线性和不确定性问题,本文在常规鳍轴基础上进行改进,运用轴承负荷检测升力,并给出传感器的安装方式。设计切换模糊化的非线性自适应滑模控制器,利用乘积推理机、单值模糊器和中心平均解模糊器设计,将滑模控制器中的切换项进行模糊逼近使其连续化,可有效降低系统输出抖振,提高减摇鳍的抗干扰性。以一艘装备某型减摇鳍的船为对象进行实验台仿真分析,结果表明:所设计的减摇鳍控制系统对模型不确定参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强鲁棒性。在不同海况下,减摇效果提高到83.51%~96.03%。

基于小波降噪的数据融合理论在升力反馈控制减摇鳍中的应用

在升力反馈控制减摇鳍伺服系统中采用升力/鳍角综合控制方法,修正升力反馈检测信号.构建基于小波降噪的数据融合模型,它综合升力、鳍角传感器的不同频带信息,消除信息之间的冗余和矛盾,利用信息之间的互补来获得对升力信号相对完整一致的描述.通过分析仿真结果,应用数据融合模型的控制系统在各种海况下都能够达到良好平稳的减摇效果.

升力反馈减摇鳍防失速控制方法研究

为了克服常规浪级调节单元的不足,进一步提高减摇鳍的减摇效果,并预防高海况下的动态失速,针对升力反馈减摇鳍系统,采用基于T-S模型的广义预测控制器中带遗忘因子的最小二乘法在线辨识船舶横摇运动方程,以适应变化的海况和船舶横摇参数,减小了计算量,提高了船舶横摇参数变化时减摇鳍的减摇效果。在分析了升力反馈减摇鳍在高海况下失速发生原因和浪级调节单元不足的基础上,通过在预测控制器中引入约束条件解决了高海况下的动态失速。相对于浪级调节单元,广义预测控制器提高了高海况下减摇鳍的利用效率。仿真结果表明,该方法可以在高海况下充分发挥减摇鳍系统的效能,提高减摇效果,并有效防止动态失速的发生。

升力反馈控制减摇鳍系统

对减摇鳍的静态、动态水动力特性进行了分析研究,指出影响鳍的动态升力特性的本质原因。讨论了传统的鳍角反馈减摇鳍设计原理存在的问题,指出鳍角反馈在运动过程中不能正确反映鳍的动态水动力特性。在鳍角反馈的基础上,提出了升力反馈控制方式,通过直接测量鳍上的动态升力作为系统的反馈信号。以某型船的减摇鳍设计参数为参考,采用升力反馈控制,以必要的工程条件为限制条件,进行了角度反馈控制与升力反馈控制的对比仿真试验研究。仿真结果对比显示升力反馈控制可以有效弥补鳍角反馈控制方式存在的控制偏差,使减摇鳍系统的综合减摇能力得到显著提高。

广义扰动下升力反馈减摇鳍变结构控制器的设计

升力反馈减摇鳍是一种新型的减摇鳍,系统的减摇模型具有复杂的非线性针对具有阻尼非线性和惯性非线性特性的升力反馈减摇鳍的减摇模型,将其中的非线性特性等等效为广义扰动,设计了一种简单的滑模变结构控制器-比例切换滑模控制器,在讨论了比例切换滑模控制的存在条件和比例切换滑模控制的可达性的基础上,进行了系统仿真研究.仿真结果显示该控制器对具有非线性阻尼力矩和非线性恢复力矩的船舶横摇运动具有很好的减摇效果和良好的快速性,一般变结构控制存在的抖动现象不明显.

减摇鳍升力反馈与鳍角反馈控制的对比

该文对照减摇鳍鳍角反馈控制系统 ,分析了升力反馈控制系统的原理与构成。由于升力反馈控制系统避开了鳍角到升力的不确定性 ,不需用鳍角到波倾角的转换系数Kα,不用航速调节、浪级调节的不同作用 ,故此控制具有系统结构简单可行。

全航速升力反馈减摇鳍控制策略研究

提出全航速减摇鳍控制策略,对低航速和中航速切换策略进行研究.采用升力反馈封装鳍角到升力的不确定性,避免在零航速和低航速下复杂的控制规律;同时,基于T-S模型将横摇非线性不确定系统转化为线性时变系统,并将控制中的约束非线性优化问题转化为二次规划问题,避免了预测控制中的非线性优化在线求解.以某船为例,给出了低中航速的切换控制策略,仿真结果表明了该方法可以使减摇鳍满足全航速减摇要求.

升力/鳍角综合控制减摇鳍的研究

理论上升力反馈控制减摇鳍可屏蔽鳍角反馈控制减摇鳍在鳍角与升力计算中的映射误差,但在实际应用中,升力鳍系统的升力检测问题和传感器的安装问题存在一些技术难点,并不能达到理论上的减摇效果。升力/鳍角综合控制减摇鳍系统应用了信息融合技术,综合了升力和鳍角传感器所提供的局部信息,消除信息之间的冗余和矛盾,利用信息之间的互补来获得对升力信号的相对完整一致的描述。建立了系统的模型,并用该控制方法对系统的融合和减摇效果进行了仿真。结果表明,这种控制系统在各种海况下都能达到减摇要求,而且减摇性能也好于单独使用鳍角反馈和升力反馈的控制系统。

减摇鳍控制策略优化

横摇是对船舶航行影响最大的运动,为减少船舶横摇人们发明了各种减摇手段,减摇鳍是其中最有效的一种。为提升减摇鳍的减摇效果,探索更优化的减摇鳍控制方法,文章主要研究减摇鳍的鳍角反馈与升力反馈之间的区别。研究结果表明:采用升力反馈可以避免采用鳍角反馈控制减摇鳍时在鳍角与升力计算中所产生的映射误差,避开了鳍角与升力间转换的不确定性,提高了减摇效果。

升力测量技术在减摇鳍控制系统中的应用

基于升力反馈控制减摇鳍系统,分析升力测量原理及所存在的非线性特性,并在升力控制减摇鳍伺服系统中采用升力/鳍角综合控制减摇鳍控制方法,修正升力反馈信号的检测问题.构建基于小波降噪的数据融合模型,该模型综合升力、鳍角传感器不同频带信息,消除信息之间的冗余和矛盾,利用信息之间的互补来获得对升力信号相对完整一致的描述.仿真结果表明,应用数据融合模型的控制系统在各种海况下均可达到良好平稳的减摇效果.