船舶电力变压器系统的优化设计与实现

船舶电力变压器系统是保障船舶稳定供电的关键,为了提高船舶供电稳定性,提出基于嵌入式DSP的船舶电力变压器系统设计方法,变压器系统硬件模块主要有功率放大模块、整流模块、高压控制模块和稳压输出控制模块组成,以嵌入式ARM作为变压器系统的核心处理器,用MUX101程控开关控制船舶电力变压器的动态增益,由D/A转换器进行变压器的功率转换控制,提高输出功率增益,通过集成DSP数字信号处理器实现船舶电力变压器的逻辑可编程控制,提高变压器的稳压控制性能。测试结果表明,设计的船舶电力变压器系统具有很好的稳压控制性能,输出电压增益和功率增益较高。     

舰船发动机燃油电磁阀的自动控制设计

针对当前舰船发动机燃油电磁阀自动控制方法采用模糊PID控制,容易出现工况失稳的问题,提出一种基于自适应反演积分控制的舰船发动机燃油电磁阀自动控制系统设计方法。构造舰船发动机燃油电磁阀控制的约束参量模型,以电磁阀的输出增益、燃油流量以及功率因素等参量为控制自变量,结合反演积分控制律进行控制算法改进。基于DSP进行自动控制系统硬件设计,硬件部分主要包括功率放大模块、自动增益控制模块以及集成信号处理模块。在Visual DSP++4.5平台下进行控制系统实验测试,结果表明,采用该方法进行舰船发动机燃油电磁阀的自动控制的输出稳定性较好,输出增益较大,具有很好的稳健性。     

基于远程通信的船舶配电容错方法研究

为了提高船舶配电的稳定性和均衡性,需要进行船舶配电容错控制设计,提出基于远程通信的船舶配电容错方法。构建船舶配电容错控制的约束参量模型,采用直流功率调制的方法进行船舶配电的直流电力输出功率调制和超低频振荡抑制,在远程通信协议下进行船舶配电容错的输出稳态性测试,构建船舶配电容错的优化控制律。通过多直流协调控制的方法进行船舶配电过程中的远程通信信道均衡调节,采用匹配滤波器抑制区域间低频振荡,实现船舶配电容错控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶配电控制的容错性能较好,提高了输出稳定性,远程通信的信道均衡性较强。     

双向变频电源在船舶供电系统优化中的应用

采用双向变频电源作为船舶供电系统的电源控制模块,进行船舶供电系统优化设计,提出基于总线主控技术的船舶供电系统优化设计方案,系统的硬件模块主要包括AD模块、功率调制模块、集成控制模块、接口电路模块以及人机交互模块等,采用双向变频电源作为船舶供电系统启动电压输入的供电模块结合总线主控技术进行供电系统的微机总线控制,系统接口设计部分采用高速数字信号处理芯片进行控制程序加载和信号传输控制,设计功放控制模块使得船舶供电系统在高时钟频率下具有较高的输出功率增益。最后在嵌入式总线下进行系统的集成开发和测试,结果表明,设计的船舶供电系统输出稳定性较好,功率增益较大,对船舶供电的稳定控制能力较强。     

集中式船舶供电网络的分布式控制方法

集中式船舶供电网络由于用电设备终端之间用电功率差异性容易导致功率输出失衡,需要进行优化控制,提出基于用电节点覆盖区域自适应功率调制的船舶供电网络分布式控制方法。对集中式船舶供电网络的路由节点进行优化部署设计,构建网络传输信道模型,采用输出功率拥塞控制方法进行供电网络传输信道的均衡处理,结合用电设备的功率损耗进行网络节点的自适应调制,通过分组概率均衡策略实现集中式供电网络的路由冲突调节,实现船舶供电网络的分布式控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶供电网络分布式控制能提高供电网络的功率均衡配置能力,传输链路的丢包率较低,电能开销较小,提高了供电网络的节能效益。     

基于粒子群算法的船舶发电系统电路优化

船舶发电系统电路受到传感电机电磁耦合的影响,容易产生串扰,导致输出功率因素不高,需要进行电路优化设计。提出基于粒子群算法的船舶发电系统电路优化方法,构建船舶发电系统电路优化的控制约束参量模型,采用粒子群进化方法进行电路优化参数的自适应寻优,以粒子种群的适应度方差最小为约束条件,得到电路控制参数的最优解。以此为指导进行船舶发电系统电路的优化设计,并进行电路测试和仿真分析,得出采用该方法进行船舶发电系统电路优化能提高关联约束参量的寻优能力,发电系统控制的稳定性较好,发电系统的输出功率增益得到提升。     

大型船舶操纵指数的最优选取仿真研究

为了提高大型船舶操纵控制性能,需要对大型船舶操纵指数进行最优化选取设计,提出基于自适应反馈融合和姿态参量跟踪识别的大型船舶操纵指数的最优选取模型。构建大型船舶操纵的动态方程,结合运动力学模型进行船舶操控的控制约束参量分析,建立大型船舶操纵的指数分析模型,采用姿态稳态校正方法进行操纵指数的反馈融合,实现姿态参量跟踪识别,完成操纵指数的最优选取。仿真结果表明,采用该方法进行大型船舶操纵指数选取的优化性较强,提高了船舶操纵控制能力,船舶的航行姿态得到有效控制,输出平稳性较好。     

基于DSP技术的船舶数据采集系统设计

设计多通道的船舶数据采集系统,提高船舶数据的实时采集和信息处理能力,提出基于DSP技术的船舶数据采集系统设计方案。数据采集系统采用声呐传感器进行船舶的声信息、振动数据以及混响数据采集,采用TMS320C50 DSP芯片作为船舶数据采集系统的核心处理芯片,数据采集系统包括传感器模块、滤波模块、信号检波模块以及PCI总线传输模块,在集成开发环境下进行船舶数据采集系统的硬件模块化设计。最后进行系统测试,本文设计的数据采集系统的增益放大倍数为12 d B,数据采集的时钟频率为33 MHz,总线传输速率可达到264 MB/s,性能指标表现优越。     

双向变频电源在船舶供电系统中的应用

为了提高船舶供电系统的稳定性,利用双向变频电源具有稳态变频输出的优点,进行船舶供电系统优化设计,设计的船舶供电系统包括电机控制模块、功率放大模块、动态增益调节模块、电源监控模块以及输出匹配模块。采用双向变频电源作为船舶供电系统供电输入层,结合ARM Cortex-M3嵌入式内核控制方法进行供电系统的功率放大控制,根据放大器的倍频增益进行供电系统的电源输入幅值的动态调节,提高船舶供电的稳态控制性能。采用模块化设计方案进行系统的电路集成设计。测试结果表明,设计的船舶供电系统具有很好的稳压功能性能,系统的输出功率放大倍数较高,电源持续功能的稳定性较好。     

基于分布式数据采集技术的船舶能效控制系统

传统船舶能效控制系统在海量数据采集处理方面,存在多数据流调度资源分配阈值较大,导致船舶整体能效控制系统输出控制比较高的问题。为了有效降低船舶能效控制系统的能效比,提出基于分布式数据采集技术的船舶能效控制系统设计。通过分布式数据采集技术,建立船舶能效数据分布式采集器,对能效数据进行采集资源的分布式优化;在软件功能设计上,采用分布式能效模型对能效分配进行分析;通过定义能效优化约束与分布式能效控制分配计算,实现降低能效控制系统输出能效比的效果。通过对比实验数据,证明提出设计系统的有效性。