动力定位预测控制器船舶模型试验研究

使得船舶按照特定轨迹运动或者到达指定位置,并减少或者消除到达设定位置时的超调量是动力定位控制器研究中的关键问题。针对上述问题,运用预测控制的基本理论,结合自适应方法中的最小二乘辨识,设计了动力定位系统自校正预测控制策略。在MATLAB仿真中,该预测控制器有效解决了模型失配和系统超调的问题。为了进一步验证该预测控制器的实际控制效果,利用船舶模型对算法进行了动力定位定点模式下的水池模型物理试验。在直接使用仿真参数的情况下,船模试验的控制效果并不理想;参数修改后,动力定位效果有了极大改善。试验结果表明,在实际控制中,为保证控制效果,艏向角度的控制应占最高权重;不能忽视船舶运动时的耦合现象。     

基于Matlab的液压运动平台控制系统设计

以Matlab为开发工具,设计飞行模拟器液压运动平台控制系统.在建立了控制对象的数学模型后,根据国家军用标准对飞行模拟器运动平台系统的性能要求,使用PID控制方案设计了液压运动平台系统的控制器,利用Matlab语言编写程序求解出了控制系统的最佳控制参数.实际应用表明,该方法具有综合性强、灵活高效等特点,能广泛地应用于飞行模拟器的液压运动平台系统、操纵负荷仿真系统、仿真仪表控制系统的设计和开发.该项研究对控制系统的性能分析及利用PID控制方案设计控制系统具有一定的参考价值.     

基于Matlab的液压运动平台控制系统设计

以Matlab为开发工具，设计飞行模拟器液压运动平台控制系统。在建立了控制对象的数学模型后，根据国家军用标准对飞行模拟器运动平台系统的性能要求，使用PID控制方案设计了液压运动平台系统的控制器，利用Matlab语言编写程序求解出了控制系统的最佳控制参数。实际应用表明，该方法具有综合性强、灵活高效等特点，能广泛地应用于飞行模拟器的液压运动平台系统、操纵负荷仿真系统、仿真仪表控制系统的设计和开发。该项研究对控制系统的性能分析及利用PID控制方案设计控制系统具有一定的参考价值。     

考虑事件触发输入的船舶自适应动力定位控制

为解决实际海况下全驱动船舶的动力定位控制任务存在参数不确定、模型结构不确定和通信资源限制等问题,本文提出一种具有事件触发输入的鲁棒自适应动力定位控制算法.该算法采用径向基函数神经网络对系统模型不确定进行逼近,同时针对通信带宽受限问题,设计了一种具有事件触发机制的执行器输入,降低了控制器和执行器之间的信道占用.此外,该算法还解决了状态变量与执行器增益不确定性之间的强耦合问题,并且设计了在线更新的自适应参数去补偿执行器增益不确定,以确保船舶能够稳定执行动力定位任务.利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环控制系统中所有误差变量都满足半全局一致最终有界收敛.通过对比仿真实验验证了所提出算法的有效性.     

船舶无刷发电机励磁控制系统的数字仿真

在船舶发电机性能优化控制问题的研究中,无刷发电机励磁控制系统能改善船舶电力系统的电压稳定性.由于输电线路受负载扰动,影响电网的稳定性.为了提高电网性能,在各单元数学模型的基础上进行分块数字建模,采用船舶常用的相复励与PID结合的控制策略,用控制器为核心的闭环励磁控制模型建立仿真系统.根据实际系统设置参数,仿真扰动和故障工况.仿真结果反映了船舶无刷发电机励磁控制系统的动态性能和故障特征,证明了仿真模型和方法的正确性,可用于船舶励磁控制系统的设计调试和性能评估.     

六自由度液压运动平台的迭代学习控制

本文针对飞行模拟器六自由度液压运动平台的数学模型,设计了一个反馈—前馈迭代学习控制器,该控制器将迭代学习算法与传统的PID控制算法结合,控制器前馈部分用于提高系统的控制精度,控制器反馈部分用于提高系统的鲁棒性能。然后证明了控制器收敛条件并利用Simulink进行了仿真,仿真分析和实际应用表明,基于迭代学习算法的液压运动平台位置控制系统具有控制精度高、稳定性好、鲁棒性强等特点,实现了液压运动平台系统的精确位置控制。     

船舶航向控制器设计与仿真

详细论述了船舶航向控制器的设计与仿真.首先,在MATLAB的Simulink环境中构建船舶航向控制系统的仿真模型,然后通过仿真分析来确定航向控制器的关键参数,最后进行调试.     

混合动力汽车快速控制原型系统仿真平台开发

摘 要：为加快混合动力汽车控制策略的开发进度,缩短产品开发周期,设计与开发了基于飞思卡尔MC9S12DG256控制器、驾驶员模拟器、控制器自动代码生成编译工具包及Freemaster实时数据监测软件构成的混合动力汽车控制策略快速控制原型系统半实物仿真平台,将底层驱动与上层控制策略模型一键下载到MC9S12DG256控制器,实现模型到代码的自动下载,并能与AVL CRUISE 中车辆信息进行实时的串口通信。针对一款并联式混合动力客车进行仿真实验,结果能较好地模拟实车特性,验证了该仿真平台的有效性,其开发成本低廉,易在高校中推广。     

动力定位船舶纵向运动的反步法控制器设计

本文研究了动力定位系统的控制策略,针对船舶动力定位系统模型的非线性特性,考虑到风浪流等外部环境扰动对船舶引起的恒值干扰及其不确定性,基于带有未知定常扰动的三自由度非线性船舶水面运动数学模型,应用自适应反步法设计船舶动力定位控制律,将Lyapunov函数选取和控制器设计相结合的回归设计方法,并在MATLAB软件环境下通过仿真研究验证模型和控制策略的有效性。在计算机仿真研究中,以26:1比例建造的2800mm×762mm×498mm船模为设计实例。     

基于BP网络的船舶动力定位控制技术仿真研究

在船舶动力定位控制优化问题的研究中,为了解决第一代动力定位系统中PID控制器参数整定困难的缺点,提高动力定位的实时性、稳定性和可靠性,提出了将BP网络与PID控制器相结合的控制策略,使系统具有PID控制器简单可靠等优点及BP网络的自学习和自适应能力等特性.采用三层BP网络,根据梯度最速下降法,不断修正各层神经元之间的连接权值,在线调整PID控制器参数,得到满足定位要求的最佳参数组合,提高系统的快速性和定位精度.最后以某动力定位船为研究对象,在MATLAB平台上对控制器进行定位功能的仿真验证,仿真结果表明所设计的控制器具有较好的控制性能.     

船舶运动视景仿真系统设计与实现

针对研究船舶各种运动状态,为有效验证控制器的功能提供有效平台。采用船舶运动可视化,对视景仿真系统进行开发,对各种常见的建模和驱动技术进行了重点研究。提出了船舶运动视景仿真系统的整体设计方案及流程,利用建模软件Creator建立了逼真的三维船舶实体模型,采用DOF节点技术建立了舵\翼舵、鳍\翼鳍及螺旋桨的活动模型;解决了视景仿真系统开发中的视点切换、多通道显示、仿真数据加载等关键问题;基于VC++集成开发环境和Vega API编程技术开发了系统。三维仿真结果表明系统具有较好交互性和逼真度,为船舶运动特性研究提供了可靠手段。     

基于ACUTROL 3000控制器的转台远程控制系统在半实物仿真系统中的开发应用

转台是导弹半实物仿真系统中最为关键的设备之一,针对基于ACTROL 3000运动控制器转台的工作特性,重点研究并解决其在半实物仿真系统中的应用技术,开发基于RTX实时环境下的通用化的转台远程控制系统,在半实物仿真系统中得到成功应用。     

基于LabVIEW的倒立摆控制系统的设计与实现

基于NI公司的PXI-1050工控机和PXI-7344运动控制卡,在LabVIEW环境下开发了直线二级倒立摆LQR控制系统的仿真与实时控制实验平台。该平台提供了LQR控制器的设计与仿真验证工具,以及实时监控环境,同时利用LabVIEW软件中的3D控件设计了可视化的人机交互界面。该平台可以为控制理论研究与教学提供良好的硬件在环实验环境,操作方便并且具有一定的开放性。     

基于模糊控制的船舶自动导航仿真系统

在介绍船舶运动特性和分析船舶运动的基础上,建立船舶运动质点方程,研究基于模糊控制的船舶自动导航仿真系统。针对船舶偏航量的控制,设计位移模糊控制器和航向模糊控制器,对船舶在波浪中的运动进行数值仿真。船舶在各种不同外界条件下的运动状态数据,应用数据库技术,进行存储,作为后续数据分析来源。采用VC＋＋,在VS2005开发环境下使用GDI编程,实现可视化仿真。     

半实物仿真技术系统在温度控制中的应用

提出一种基于Matlab／Simulink的温度过程控制半实物仿真的方法。该方法在上位机利用Simulink建立控制嚣的仿真模型和由LabVIEW提供的人机交互界面,便于实时修改控制器参数（PID）,控制电阻炉的温度达到理想的状态。实验最终得到的理想PID参数可以直接下载到控制器中使用,并且所设计的半实物仿真控制系统可以应用到过程控制领域的流量、压力控制等其他方面。     

Redhawk平台下飞机制动系统仿真研究

飞机制动系统的半物理仿真研究是提高飞机总体设计极为重要和有效的环节之一.以Redhawk并行仿真计算机为硬件平台,将刹车控制单元和液压模拟系统作为实物模型,在先进的SimulationWorkbench(SWB)仿真环境下对飞机制动系统进行了半物理仿真研究.经仿真测试,该仿真系统设计合理、有效,能够满足飞机防滑制动系统性能的要求.该系统对构建高性能飞机防滑制动系统的研究具有工程实际意义.     

面向VxWorks的半实物仿真平台的研究和实现

针对传统半实物仿真中的一些问题，提出一种新的面向VxWorks的半实物仿真平台。设计了标准化、多接口、可扩展的仿真计算机硬件架构，解决了硬件I/O接口的多样性和扩展性问题。利用Simulink进行可视化建模，简化了模型的建立。通过Matlab的RTW工具箱自动生成面向硬件平台的基于实时操作系统VxWroks的可执行代码。自动代码生成提高了半实物仿真的开发效率，基于VxWorks的可执行代码保证了半实物仿真的实时性。对该仿真平台涉及的关键技术，如I/O接口驱动程序、针对硬件平台的VxWorks移植和代码生成以及实时模型参数修改和仿真数据采集等进行了研究和实现。     

μ-Synthesis and Hardware-in-the-loop Simulation of Miniature Helicopter Control System

The aim of this paper is to describe in detail the μ-synthesis of a miniature helicopter integral attitude controller of high order and to present results from the hardware-in-the-loop simulation of this controller implementing Digital Signal Processor. The μ-controller designed allows to suppress efficiently wind disturbances in the presence of 25 % input multiplicative uncertainty. A simple position controller is added to ensure tracking of the desired trajectory in 3D space. The results from hardware-in-the-loop simulation are close to the results from double-precision simulation of helicopter control system in Simulink^®. The software platform developed allows to implement easily different sensors, servoactuators and control laws and to investigate the closed-loop system behavior in presence of different disturbances and parameter variations.     

A new ship's auto pilot design through a stochastic model

A new type of ship's autopilot system is designed by a statistical approach. A ship's motion at sea is described by a multi-variable autoregressive model using minimum AIC (Akaike's Information Criterion) procedure. Through the fitted model, the ship's behavior is analyzed and an optimal control law for a ship under a newly introduced criterion function is derived. The feasibility of our control system is checked by both digital and hybrid simulations. The results of the simulation show that with our controller the yaw motion is depressed through smoother and less rudder motion than that of the conventional autopilot systems and the ill effect of rolling is avoided. It is expected that the controller has another merit: it is quite robust for possible changes of external environments. Finally, a successful result of an actual sea test is briefly discussed. Thus, the possibility of realizing an entirely new autopilot system by a stochastic model is demonstrated.     

基于OpenGL的船舶电力系统三维可视化监控平台开发

船舶电力系统的监控对船舶的安全运行至关重要。为了更直观更真实的展示船舶电力系统的运行状态,设计开发了一种基于OpenGL的三维可视化监控平台。通过调用OpenGLAPI构造三维空间环境;根据船舶电力系统各种设备及其保护装置的物理特性建立三维模型,给定监控状态和仿真参数,实现了对设备模块的动态管理和对设备部件进行组态,构造了一个虚拟的船舶电力系统。通过采集设备状态数据,实现了对系统的组网监控和继电保护算法的实时仿真,配合各种颜色和动画展现出系统的状态,运行结果表明该系统具有直观、真实、交互感等特点,能够对设备的各种状态进行监控且具有保护功能。复杂的船舶电力系统结构和运行状态通过三维可视化的方式形象地表现出来,有助于操作人员更好地理解掌握系统运行过程,提高对船舶电力系统的操控能力。