船舶操纵性数学模型辨识

利用实船旋回航行试验和Z航行试验的测试数据,以二阶K-T方程为基础,采用系统辨识方法,确定了船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立了船舶操纵性数学模型.本文使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际比较接近,给出一种切实可行的K-T方程参数估计方法.数据处理结果表明,实船模型辨识手段与传统试验方法相比,有较明显的优越性.     

船舶操纵性模型辨识

以二阶Ｋ－Ｔ方程为基础,采用系统辨识方法,利用实船旋回试验和Ｚ航行试验的测试数据,确定船舶操舵运动的静态和动态参数,并建立船舶操纵性数学模型。使用海试实测数据进行参数估计,结论与实际接近,给出一种切实可行的Ｋ－Ｔ方程参数估计方法。数据处理结果表明,实船模型辨识手段明显优于传统试验方法。     

某气垫船操舵液压系统建模及模糊自适应PID控制仿真研究

针对常规PID控制器难以满足气垫船复杂海况下操舵控制要求的问题,在解析气垫船操舵液压系统中阀控非对称液压缸流量和运动方程的基础上建立了操舵液压系统模型,研究给出了模糊自适应PID控制策略并设计了控制器,通过模糊控制表实现了PID参数的在线整定。在MATLAB/Simulink环境下进行了与常规PID控制算法的仿真对比研究,表明模糊自适应PID控制具有更好的动态响应和抗干扰性能。     

基于微粒群优化的船舶柴油机T-S模糊模型

提出了一种基于微粒群优化(PSO)的T-S模糊模型的非线性系统辨识方法,并用于船舶柴油机的动态建模.该辨识方法采用GK模糊聚类算法确定模糊模型的前件结构及参数,利用PSO算法来辨识模糊模型的结论参数.利用6160-All船舶柴油机模型,获得柴油机各主要参数在油门尺度和负载发生小偏差扰动时的试验数据,再利用该组数据辨识出柴油机转速、涡轮增压器转速、增压压力、空冷器压力、进气管压力、排气管压力等参数的T-S模糊动态模型.仿真结果表明了该方法的有效性.     

改进多新息卡尔曼滤波法辨识船舶响应模型

为在船舶自主航行控制中提供参数精确的船舶响应模型,本文提出一种改进的多新息扩展卡尔曼滤波参数辨识方法。引入遗忘因子以降低历史干扰数据的累积影响,并从理论上分析了改进后算法辨识的收敛性,证明了改进后的辨识算法在一定条件下有界收敛。为验证所提出辨识方法的有效性,本文在获取真实的模型船Z型试验数据基础上,将改进算法辨识方法与传统扩展卡尔曼滤波辨识方法进行对比,结果表明所提出的改进算法辨识的船舶响应模型参数更加精确,预报均方误差可达到2(°)2以下。     

基于船舶数据记录系统的舵效分析

为了解决传统模型仿真研究舵机性能不可靠的问题,提出了一种通过实船数据分析舵机性能的方法。设计了一个船舶数据记录系统,讲解了部分重要硬件电路的设计原理和软件实现过程,通过嵌入微处理器文件系统,记录实船数据存储文件,验证了记录系统的可靠性,同时通过提取相关实船数据,利用Matlab工具,对内八字型和外八字型这两种情况下舵机在航行过程中的减速效果进行分析。分析结果表明,外八字型双舵机比内八字型双舵机在航行中减速效果更好,说明外八字型双舵机可有效提高船舶航行过程中的减速性能。与传统假定条件下建立船舶数学模型研究舵机性能相比,该系统不仅弥补了传统舵机研究中的缺陷,提高了舵效分析结果的实用性和可靠性,而且有效改进了操舵控制技术,优化了舵机系统的设计。该研究对改进操舵控制技术和优化舵机系统的设计提供了理论依据。     

基于动态模糊神经网络的非线性系统辨识

在分析模糊神经网络辨识特点及现状的基础上,设计了一种适用于非线性多输入系统的辨识模型。本模型将T-S模糊模型与5层动态模糊神经网络结构相结合,通过参数学习算法优化辨识结构,对辨识模型进行反馈调节,得到的辨识精度较高。另外,对输入数据采用归一化的方法进行预处理,加快了网络的辨识速率。最后,通过仿真实例证明了该设计的有效性,为模糊神经网络辨识结构的设计提供了一种新的思路和方法。     

基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制系统

为使船舶能在不同状态和环境下按所希望的要求改变船舶的航向，提出了一种基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制算法，利用神经网络建立了参考模型和船舶航向运动的辨识模型。并将模糊控制与神经网络相结合，设计了模糊神经网络控制器。利用神经网络的学习功能对控制器的隶属度函数及推理规则进行修正，以提高其自适应能力。仿真结果表明该算法对船舶转向控制有良好的效果。     

基于改进的LS-SVM的船舶汽轮机预测函数控制

船舶动力系统是船舶安全运行的关键,是船舶能够完成其航行任务的保证.随着各类船舶在机组容量上的迅速增加,性能显著改善,人们对汽轮机的控制提出更高的要求.针对船舶汽轮机自身的特点,提出一种改进的基于在线LS-SVM的预测函数控制器的设计方法,用LS-SVM建立在线预测模型,解决汽轮机模型存在的非线性、变参数、模型难以描述等特点.MATLAB仿真结果表明,此控制器能有效地对船舶汽轮机系统进行控制,实现船舶动力系统的智能控制.     

电液力伺服系统控制策略的半实物仿真

通过在半实物仿真环境中进行模型辨识试验,获得电液力伺服系统的辨识模型.为了改善电液力伺服系统的控制性能,设计了一种复合模糊PID控制器.这种控制器结合了经典PID控制器和带有自调整修正因子的模糊控制器的优点,并加入了前馈校正.为了避免由于两种控制方式相互切换时造成的不良扰动,采用了模糊切换的方法 .通过在电液伺服试验台上对所设计的复合模糊PID控制器进行半实物仿真实验,并对比PID控制器和传统模糊控制器的实验控制曲线,验证了复合模糊PID控制器的可行性和控制性能.同时在负载刚度和质量变化时进行了半实物仿真实验,实验结果表明,复合模糊PID控制器不仅改善了稳定性和速度,并具有良好的实时性.     

基于模糊与PID的车辆底盘集成控制系统

建立了车辆七自由度动力模型,基于模糊和PID设计了车辆底盘集成控制器的顶层控制器,在底层,用PI方法来控制线控转向系统;用二次规划法对主动横摆力矩进行了分配,并针对单移线转向行驶工况进行了仿真验证,结果表明,所设计的底盘集成控制器具有良好的控制效果,能够明显的改善车辆的操纵稳定性;开发的分层控制算法能够充分利用各个执行机构,使得在主动转向角和主动制动压力等输入都较小的情况下,获得较好车辆操纵稳定性。     

模糊PID控制的助力模式对操纵稳定性影响分析

电动助力转向系统(EPS)设计中最重要的是助力控制模式的控制器设计。在PID控制的基础上引入了模糊控制,提出了基于模糊PID控制的助力控制模式;应用TruckSim和Simulink建立EPS联合仿真模型;采用常用的操纵稳定性开环和闭环两种评价方法进行PID控制和模糊PID控制仿真对比试验,研究模糊PID助力控制模式对EPS性能及整车操纵稳定性的影响。开环评价对比试验结果表明:模糊PID控制器的助力性能较好,但操纵稳定性略差一些。闭环对比试验表明:EPS助力控制模式能有效地提高转向系转向轻便性,模糊PID控制器作用下的操纵性和汽车行驶安全性较好。认为模糊PID控制器下的助力控制模式助力性能好于PID控制器,模糊PID控制器更适合EPS助力控制模式。     

多轴转向车辆侧向动力学分析

利用拉格朗日分析力学体系,推导了考虑转向系统刚度、轮胎侧偏刚度和转向助力等因素的线性多轴转向车辆的三自由度普适动力学方程.利用两轴车辆动力学方程验证了多轴转向车辆动力学方程的正确性和普适性.基于上述普适方程,给出了车辆稳态圆周行驶的评价参数.探讨了采用质心零侧偏角控制策略的多轴转向车辆转向特性.分析了影响多轴转向车辆转向性能的因素.通过仿真分析、理论推导和试验相结合的方法验证了所推结论的正确性.为多轴转向车辆的设计和转向性能评价提供了理论依据.     

直流电动舵机的离散模糊变结构控制

针对外来扰动和不确定参数项对电动舵机伺服控制的影响以及传统滑模控制的抖振现象,设计了一种基于等效控制的离散模糊滑模控制方法。该方法利用模糊控制器调整切换控制量的值,消除不确定项及外来扰动的影响,柔化了控制信号。分析了直流电动舵机系统的工作原理并建立了数学模型,给出了离散模糊变结构控制器的设计过程,证明了系统的稳定性。仿真结果表明所设计的控制系统具有较好的鲁棒性,同时又降低了常规滑模控制所产生的抖振。     

Modeling and designing for ship steering integrated simulator

The modeling of a ship steering integrated simulator(SSIS)applied to the design,debugging and maintenance of an autopilot is discussed.A nonlinear responsive model is proposed and applied to the design of SSIS.The SSIS generates real signals of the ship heading,the rudder angle,the ship position and the output to the autopilot.A variety of factors,such as ship speed variety,shallow water effect,nonlinearity of yaw and actuator,and environmental disturbances like wind,wave and current are considered carefully.Detailed formulas for calculating relevant parameters are provided.Taken a naval ship as an example,the physical-digital simulations on SSIS and the digital simulation on a Marine System Simulator(MSS)were conducted separately in various sailing conditions.Simulation results show that the simple nonlinear responsive model can be applied to ship motion control and simulation with sufficient accuracy and effectiveness.     

模糊控制在自主循迹模型车控制中的应用

以＂飞思卡尔＂杯模型车为研究对象,给出了一种基于道路信息的自主循迹模型车的二维模糊控制策略。该控制器以传感器与道路中心引导线的偏差及偏差的变化率作为控制器的输入,经过模糊推理,输出控制舵机转角及模型车速度,输入、输出隶属度函数采用矩形函数,该方法缩短了系统执行时间,提高了系统的响应速度。通过实际跑车,证明该方案设计合理、可行,能以较高的车速跟随给定路径。     

Angular velocity dynamics identification of small unmanned helicopter using fuzzy model

Attitude identification method for unmanned helicopter based on fuzzy model at hovering is presented.The dynamical attitude model is considered as basis for attitude control and it is very complex.To reduce the complexity of model,nonlinear model of unmanned helicopter with unknown parameters are to be determined by fuzzy system first and then derivative based gradient method is used to identify unknown parameters of model.Gradient method is used due to ability that fuzzy system is not necessarily to be linear in parameters,therefore all fuzzy sets for input and output can be adjusted.The validity of the proposed model was verified using experimental data obtained by the commercially available flight simulator X-Plane.The simulation results showed high accuracy of the modeling method and attitude dynamics data matched well with experimental data.