零航速减摇鳍自适应主从控制器设计

零航速下鳍上的水动力与鳍角,角速度和角加速度存在记忆非线性关系,同时船舶横摇模型本身亦具有非线性和不确定性.导致常规控制方式无法直接求取控制量,且不能适应变化的模型和海况.本文通过主从控制器来分离减摇鳍系统的输出和输入非线性,对分离后的系统,采用基于径向基网络的逆控制构成主控制器来求取中间控制量,并自适应横摇模型和海况的变化.采用广义回归神经网络来逼近中间控制量到鳍角的映射作为从控制器.仿真结果表明该方法对横摇模型的不确定性具有自适应性,并可提高在变海况和高海况下的减摇效果.     

基于最佳相位匹配的减摇鳍低航速控制策略

为了满足工程船舶对低航速下减摇的需求,提高船舶在锚泊和低航速下的耐波性,提出减摇鳍在低航速下的控制策略,重点针对低航速下升力与鳍角之间相位关系对航速十分敏感的问题和船舶横摇模型的不确定性问题进行研究.通过数值迭代解决低航速下升力相位对航速的敏感性和升力与鳍角的非线性关系问题,相位调节器可以克服航速测量误差的影响,保证最佳的相位匹配;利用分数阶鲁棒控制器保证模型参数变化时整个系统的控制性能.对所设计的控制策略进行数值仿真,仿真数据表明,在随机海洋环境干扰下,减摇鳍可以获得满意的低航速减摇能力.进行船模水池试验,试验结果也表明,所设计的控制策略可以使减摇鳍在锚泊和低航速下产生满意的减摇效果.     

不确定线性系统的鲁棒切换函数变结构控制

针对工程领域中常见的一类不匹配不确定系统,即不确定性不是发生在控制通道中的系统,如工程中具有执行器的控制系统,提出了一种建立鲁棒切换函数的方法,进面设计滑模变结构鲁棒控制策略,该策略可确保整个闭环系统的轨迹是一致最终有界并具有稳定性,最后以船舶减摇鳍控制系统为例,进行了变结构鲁棒控制器设计。     

用Matlab实现减摇鳍模糊控制器仿真

基于Conolly理论建立了船舶模型，以横摇角和横摇角速度为输入量，鳍角为输出量，应用模糊控制理论设计了减摇鳍模糊控制器；利用Matlab的fuzzy logic工具箱针对不同海情对控制器进行了仿真．结果表明，减摇鳍模糊控制器与传统PID控制器相比具有更好的控制效果．     

基于修正因子模糊 PID控制在升力鳍系统中的应用

应用基于量化因子和决策因子自修正的模糊 PID控制算法来改进升力控制减摇鳍系统,并利用子模糊系统自动调整量化因子和决策因子,从而改善基本模糊控制器的稳态和动态性能 .模糊控制算法与传统PID 控制的有机结合,使升力鳍系统控制精度,鲁棒性以及自适应性得到显著改善 .基于该算法的某型船舶仿真结果表明,该复合控制算法使升力鳍系统能够在各种海况下均具有良好的减摇效果.

     

Lift fin stabilizers based on data fusion with wavelet denoising technology

Fin stabilizers with fin-lift feedback control can shield the mapping error of calculation between the fin angle and fin lift force, which is in the fin stabilizer with fin-angle feedback control. In practice, there are some technical difficulties in lift fin stabilizers, such as lift force detection and lift force sensor installation, so it cannot achieve the good antirolling performance. Therefore, a fin stabilizer system with fin-lift/fin-angle integrated control is brought forward. Data fusion based on wavelet denoising technology is employed in the system, which combines lift with fin angle local information from two sensors with different frequency ranges in order to eliminate redundant and contradictory information, and using complementary information to obtain the relative integrity of the lift force signal. The system model is established in this paper, and the fusion signal and the antirolling performance of this model are simulated respectively. The result shows that the control system can meet the antirolling need in different sea situations.     

减摇鳍被动式加载系统的多余力特性分析

减摇鳍是目前减摇效果最好、应用最为广泛的船舶减摇装置,其加载系统能够模拟鳍在不同攻角时所受到的海浪扰动力,用于对相关参数的测量。检测分析减摇鳍加载系统输出的多余力特性及其随动系统的相关技术性能指标,可以提高可靠性。     

零航速减摇鳍两步主从控制律设计

零航速减摇鳍水动力特性与升力式减摇鳍存在本质差异,前者与鳍角、角速度、角加速度构成 多约束动态非线性映射,不满足后者的近似线性关系,导致对抗式PID控制无法适用.针对零航速 减摇鳍系统特有的动态输入非线性及整体结构,借助非线性分离策略,提出并设计基于变约束模 型预测控制与数值迭代反演的两步主从控制律.仿真 结果表明,控制器性能良好,但受物理性硬约束影响,零航速减摇效率随海情增加而呈非线性递减趋势.     

基于Weis-Fogh机构的零航速减摇鳍升力特性研究

为了克服传统减摇鳍只能在有航速情况下进行减摇的缺点,该文提出了一种基于Weis-Fogh机构的零航速减摇鳍.通过对Weis-Fogh机构原理与流体特性的深入研究,从理论上推导出平板翼的升力表达式,确定了升力与旋转角速度及角加速度之间的函数关系.在Matlab/Simulink环境下,建立了平板翼的升力模型,完成了平板翼在各种运动规律下的升力仿真实验.仿真结果证明,这种新型的减摇鳍能够在零航速下瞬间产生巨大升力,通过控制翼的旋转角速度及角加速度能够控制升力的大小及建立的时间,验证了采用Weis-Fogh机构设计零航速减摇鳍的可行性.