小水线面船姿态控制鳍面积分析研究

结合中国海洋石油公司的小水线面双体油田交通船的设计建造 ,对小水线面双体船姿态控制鳍所需面积以及鳍对船舶航行性能影响进行分析研究。

船舶舵鳍联合减摇模糊变结构控制研究

分析了船舶运动的非线性模型,根据实际情况进行假设,得到了船舶舵鳍联合减摇控制系统的状态方程,把非线性船舶舵鳍联合控制模型转化为可控正则型;将船舶运动模型看作是由横摇、艏摇、横荡3个子系统构成的大系统,进行了舵鳍联合控制,设计了舵鳍联合控制器和分散非线性变结构控制器,为了改善控制的品质,又进一步提出了模糊趋近律变结构控制的方法,最后针对减摇控制器进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明:舵鳍联合控制器能够很好的抑制船舶的横摇和艏摇,并能尽可能的减小横荡。

舵鳍联合减摇的鲁棒控制系统

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。

舵鳍联合自抗扰主从控制策略设计

在分析舰船航行中所受干扰特性的基础上,针对目前舵鳍联合控制中存在的问题,以虚拟控制力作为中间变量,设计了主从结构的舵鳍联合控制策略.主控制器采用非线性干扰观测器对环境扰动和模型不确定性进行估计,在此基础上以虚拟控制力作为控制量采用自抗扰结构,对船舶三自由度运动进行联合控制.同时,在主控制器设计中包含了舵/鳍伺服系统的实际约束,保证了从控制器解的可行性.基于遗传算法设计了数值反演从控制器,求取最终的控制量.通过船模试验和仿真对所设计的控制器进行了验证,试验和仿真结果表明所设计的两步主从控制策略具有较好的控制效果.

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。

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.

约束条件下的舵鳍联合减摇控制研究

舵鳍联合减摇是一种新型减摇方法。在已有研究文献的基础上,基于输入输出线性化的鲁棒控制器设计方法,针对某集装箱船设计舵鳍联合减摇控制器,并重点研究舵速、鳍速限制对减摇效果与航向保持效果的影响,探讨舵速与鳍速之间的制约关系。仿真结果表明鳍速越低、舵速越高则减摇效果越好,但舵速、鳍速均有一上限值,超过上限值后,舵速、鳍速变化对减摇效果及航向保持效果的进一步改善不再明显。

基于层次分析法的船舶舵机等效性分析

为了能够更好地检验所建立船舶舵-鳍-襟翼联合控制物理仿真系统的主舵(鳍)/翼舵(鳍)伺服系统在传动方式和驱动方式上与原型系统的相似程度,提出基于相似度原理对系统进行等效性分析的方法。并结合层次分析法原理研究了判断矩阵一致性修正的新方法,从而更好地确定了各子系统权重大小。最后以主舵/翼舵伺服系统为例,对船舶舵-鳍-襟翼联合控制物理仿真系统进行了等效性分析,证明了本文所提方法的可行性。

不确定非线性系统变结构鲁棒自适应控制及应用

针对一类具有不确定性的非线性系统，在系统模型的参数已知和不确定性界未知的条件下，提出了一个变结构鲁棒自适应控制算法．最后以船舶减摇鳍非线性控制系统为例，进行了变结构鲁棒自适应控制器的设计，经仿真研究表明，所提出的算法是有效的．