一种基于视觉的无人船回坞控制方法

为了解决小型无人船(Unmanned Surface Vehicle, USV)作业后的回收以及能源补给的问题,提高无人船无人系统的自主性,提出了一种基于视觉的回坞控制方法。首先,通过分析目标图像与船舶航向之间的联系提出了视觉航向轨迹的概念;然后,根据特定的船坞立体靶标结构计算出视觉航向轨迹;最后,运用PID控制算法对视觉航向轨迹进行跟踪,从而完成回坞任务。在VRX(Virtual RobotX)仿真系统中进行零级海况和二级海况下的USV自主回坞实验,实验结果表明,提出的基于视觉的回坞控制方法能实时跟踪视觉航向轨迹并顺利完成回坞任务。     

基于Backstepping的非线性无人船航向控制算法

针对无人船航向控制系统模型存在模型参数和外界干扰不确定性的特点,提出基于Backstepping思想,由控制舵角输入进而控制航向的自适应航向控制算法。自适应算法进行自我调节,可使无人船实际航向与初始航向偏差减小。用Lyapunov函数验证该控制算法能够使得闭环系统最终有界。将该控制算法与传统PID控制算法和模糊PID控制算法进行航向控制仿真对比分析,该控制算法其超调量更小,系统恢复稳定更快。     

三体船操纵性自航回转运动仿真预报分析

针对船舶操纵性自航回转试验成本较高,且现有成熟仿真方法效率低、分析要素单一等问题,本文提出了一种船舶自航回转运动数值模拟方法,并利用商用计算流体力学软件Star-CCM+对三体船模在满舵角30°和半舵角15°所受推力情况下的自航回转运动进行了数值模拟,将该模拟结果与较为成熟的基于数学模型方程组的约束模仿真回转运动结果进行了对比分析,通过对三体船在满舵角和半舵角时的纵距、横距、旋回初径和回转直径等操纵性回转要素值进行分析可知,其差值均在7%以内,验证了文中所提方法的可靠性。且采用文中所提方法对目标船模进行模拟计算时,不仅能够获得船模在平面运动内的回转性能要素,同时还能得到船模横摇、纵摇、升沉等多自由度运动响应要素,本文亦对三体船在满舵角和半舵角下做自航回转运动时的横摇、纵摇、升沉等响应要素进行了分析,从定性分析的角度看,模拟所得的各运动响应要素结果与实际船舶在做回转运动时产生的现象相符;从定量的角度分析,模拟目标船模所得各运动响应要素结果较好,不会对船模回转产生较大干扰。     

高速三体船总振动计算方法研究

高速三体船是一种在商业和军事都具有广泛应用前景的特殊船型,结构振动性能是其研发的重要指标之一。相对于单体船此种船型的振动特点比较复杂,目前没有简化的计算公式对其振动性能做出可靠评价,因而研究高速三体船型的总体振动计算方法显得极其重要。首先采用有限元法建立三体船的三维有限元模型,采用不同于刘易斯法的源汇分布法计算附连水质量,然后对三体船总振动固有频率和振动响应进行计算分析,最后结合相应的振动标准,对其振动程度做出准确的评价,从而总结出一套计算三体船振动的可靠方法。     

三体船及其研究现状

介绍了三体船的结构和特点,并对三体船的研究进展进行了综述.从三体船与单体船以及双体船的比较、三体船的优点以及发展现状等方面较为全面地阐述了新型三体船在当今社会中的应用,并指出了三体船的应用前景以及发展方向.     

三体船操纵性水动力的势流理论计算

为了研究三体船操纵特性,采用势流理论有升力三维面元计算方法,计算和分析了三体船斜航下的有关操纵运动水动力.在物体表面和尾涡面上布置均匀涡环网格,通过满足物面边界条件和库塔条件,计算物体对流场的扰动速度,进而确定物体受力并分析其规律,在对NACA0012机翼压强分布和单体船模水动力随漂角变化规律验证的基础上,将所提方法推广至三体船在斜航运动时受到的横向力和转首力矩计算.据计算结果,分析了三体船侧体位置对其斜航下操纵运动水动力和操纵运动特性的影响.研究表明,文中计算结果具有较高的准确性和合理性,所提势流理论三维面元计算方法为三体船操纵运动水动力预报和三体船操纵运动特性分析奠定了基础,具有较高的工程应用价值和很好的工程应用前景.     

三体船的兴波阻力计算

通过对Ｎｏｂｌｅｓｓｅ的新细长体理论进行改进,使之适用于卵型船等多体船型的船型特点。利用该方法计算了卵型船的兴波阻力,并将计算结果与实验数据进行比较,得到令人满意的结果。同时研究了线积分项和限制基元波波陡对于兴波阻力计算结果的影响。此外还考虑了三体船型的水下片体的位置的优化问题,得到了一些有意义的结论。     

三体船构形与兴波阻力关系研究

三体船型的某些特点优于常规单体船型和双体船，使其成为高性能船的一种受到重视的船型。然而，为改进其水动力学性能和促进其实用化，尚有一些问题需要解决，例如有关三体船构型与阻力性能的关系。本文中用改进的理论方法计算三体船的兴波阻力。该分法基于Noblesse的新细长船理论，采用基元波波陡限制，并将某些被积函数用特殊函数展开。结合这种效率较高的算法，为探明三体船构型及其阻力间的关系以及优化构型和三体船侧体的主尺度，本文作者分别开发了用枚举法和遗传算法的三体船构型优化方法。按照优化结果，进行了三体船船模试验。试验与计算的比较表明所述方法是可靠的。文中某些结论与其他一些研究者的系统试验的结论相符。     

纯电动汽车用永磁同步电机空间矢量控制系统建模与仿真

在分析小型纯电动汽车动力学方程和永磁同步电机PMSM数学模型的基础上,建立PMSM驱动汽车的数学模型,并利用空间矢量脉宽调制技术和模糊PID控制算法设计了车速-电流双闭环控制系统,以驱动汽车变速运行。在Matlab 7.6/Simulink环境下搭建了纯电动汽车车速-电流双闭环控制系统动态仿真模型,依据行驶需求对电动汽车在某档位的车速与转矩进行了仿真分析,并对控制策略进行了静、动态性能验证。仿真结果表明:该系统具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,为实际纯电动汽车驱动控制系统的分析与设计提供了新的思路。     

基于Matlab/Simulink控制系统校正器的设计与仿真

介绍了Matlab软件的主要功能和特点，并利用其提供的Simulink，讨论了如何进行控制系统校正器的设计和仿真。     

基于模糊滑模控制的液压位置伺服系统仿真

以三通阀控非对称液压缸动力机构为例,建立液压位置伺服系统动态模型.提出了一种新型的模糊滑模控制器,并利用Matlah/Simulink对液压位置伺服系统进行仿真,验证了所设计的模糊滑模控制器比PID控制器具有更高的跟踪精度,同时有效抑制了普通滑模控制器存在的抖振,提高了液压位置伺服系统动态性能.     

Design of Adaptive Fuzzy PID Altitude Control System for Unmanned Aerial Vehicle

Based on Matlab/Simulink and Fuzzy Logic toolboxes,the altitude control system is designed and simulated.The validity of conventional PID control method and adaptive fuzzy PID control method is compared.It can be drawn out that the adaptive fuzzy PID control method is superior to the conventional PID in rising time and overshoot etc.The effectiveness of a fuzzy PID controller shows potential application in the future,especially in the presence of model uncertainty or changing dynamics and time-varying parameters.     

直驱式永磁同步风电系统变桨距控制算法研究

以直驱式永磁同步风电系统为研究对象,在各部分数学模型的基础上,建立了整个风电系统的模型。基于此模型,考虑到风电机组非线性强、转动惯量大导致变桨距控制困难的问题,提出了基于模糊自适应PID和模糊前馈结合的变桨距控制算法并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,当风速高于额定风速时,该控制算法能有效地控制风电机组的输出。最后在相同风速条件下比较了该控制算法与模糊控制算法、传统的PID控制算法的控制效果。比较结果表明,当风速高于额定风速时,虽然3种控制算法均能控制风电机组的输出,但是与模糊控制算法和传统的PID控制算法相比,本文提出的算法具有更好的稳定性和动态特性。     

Design of Adaptive Fuzzy PID Altitude Control System for Unmanned Aerial Vehicle

Based on Matlab/Simulink and Fuzzy Logic toolboxes, the altitude control system is designed and simulated. The validity of conventional PID control method and adaptive fuzzy PID control method is compared. It can be drawn out that the adaptive fuzzy PID control method is superior to the conventional PID in rising time and overshoot etc. The effectiveness of a fuzzy PID controller shows potential application in the future, especially in the presence of model uncertainty or changing dynamics and time-varying parameters.     

船用柴油机数字式电子调速器建模与仿真

针对PID控制器在柴油机调速系统中存在的不足,本文以Matlab／Simulink软件为平台,建立了6135型柴油机离线仿真模型,并将模糊控制与PID控制相结合,提出一种比较完善的模糊PID控制器参数自整定算法。仿真结果表明,采用经典PID控制,瞬态调速率一般不小于7％,而在模糊PID控制下柴油机突卸或突加100％负荷,其瞬态调速率为5．4％,明显好于单一的PID控制。模糊自整定PID控制器使柴油机的控制效果提高显著,尤其在克服扰动方面效果明显。     

熔盐电化学反应炉温度控制系统研究

设计了适合熔盐电化学钽阳极氧化工艺的电化学反应炉及其温度控制系统,研究了模糊参数自整定PID控制器在电化学反应炉温度控制系统中的应用。对常规PID控制器和模糊参数自整定PID控制器进行了仿真对比,结果表明基于模糊参数在线自整定的PID控制器系统超调量明显减小,控制系统的动静态性能均得到改善。现场实验结果也证明了该设计方案是合理有效的。     

台车式加热炉Fuzzy-PID复合控制系统

为了解决台车式加热炉运行过程中使用传统方式进行温度、压力及流量控制表现出的低效率、误差大、能耗高等问题,提出设计与开发台车式加热炉Fuzzy-PID复合控制系统.文中首先介绍了台车式加热炉控制工艺模型,它由多个空燃气支管混合燃烧的温区组成;进而叙述了传统PID控制算法与单一Fuzzy控制算法的内容与原理;最后对Fuzzy-PID复合控制器的理论结构与硬件模块结构进行了详细地论述.通过实验表明,台车式加热炉中使用Fuzzy-PID复合控制方式可以扬长避短,具有调节精度高、鲁棒性强,控制稳定性好等优点.     

参数自整定模糊PI控制系统的仿真与建模

论述了永磁同步电机(PMSM)系统的双闭环控制系统.为了观察模型的高效性和快速性,速度环采用模糊PI控制,电流环采用滞环电流控制.通过模糊控制规则,可以自动整定PI参数,从而提高了系统的动态响应,消除了系统的稳态误差.仿真结果表明:该方法响应快、无超调、鲁棒性强,较传统PI控制具有更好的动、静态特性.     

基于自适应模糊PID平面倒立摆的建模与仿真

该文采用拉格朗日方程建立平面倒立摆系统的动力学模型,并通过X轴和Y轴两个方向分步控制,将非线形、强耦合、多变量的平面倒立摆系统数学模型进行非线形解耦,得到X轴和Y轴方向解耦的非线形倒立摆模型,并设计了自适应模糊PID控制器。证实了自适应模糊PID控制策略稳定时间短,同时使系统具有良好的鲁棒性。