船舶航向非线性系统自适应鲁棒自动舵的设计

考虑船舶航向控制系统模型中存在着非线性，并且在模型参数未知的情况下，利用Lyapunov稳定性理论，提出了一种具有积分功能的自适应鲁棒控制新算法，以5000t级杂货船为例，进行了自适应鲁棒自动舵设计，并利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，结果证明该算法是十分有效的。     

船舶自动舵鲁棒控制权函数综合选择方法

基于理论分析及船舶运动控制的特点，船舶自动鲁棒控制权函数的形式及有限个参数，然后根据实践经验给出其余参数的调整范围，总结出一整套有关权函数选择的规律性，打破了Ｈ∞控制中理论中理论严，权函数选择任意的常规。     

船舶航向的变结构控制自动舵设计

对于线性系统,讨论了用二次型性能准则建立系统滑动模态超平面的方法,给出了一种变结构控制算法,进而利用野本方程,建立船舶航向控制系统的状态方程,在此基础上,进行了船舶航向的变结构控制自动舵设计,经过仿真试验证明,该算法是完全有效的,而且效果也十分良好。     

船舶自动舵的研究

给出了用适应式ＰＩＤ及Ｈ∞鲁棒控制算法实现的船舶自动舵的研究结果；自动舵具有保持航向和航迹功能；适应式ＰＩＤ算法是根据船舶流行时的天气、海况、负载及航偏角大小改变ＰＩＤ比例、积分、微分系数以适应船舶航行需求；Ｈ∞鲁棒控制算法是藉助ＭＡＴＬＡＢ软件包的鲁棒控制工具箱，应用Ｈ∞控制理论的Ｓ／Ｔ／ＫＳ混合灵敏度问题设计船舶航向保持控制器；航迹算法采用自动航行方式以使船舶始终航行在计划航线的允许偏差带内；     

船舶自动舵控制技术的发展

介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法,船舶自动舵可分为4个发展阶段,即机械舵、PID舵、自适应舵和智能舵,其中智能舵为目前最先进的自动舵,它又分为专家系统、模糊舵和神经网络舵.     

船舶自动舵的单神经元自适应PID／PSD控制

船舶自动舵的单神经元自适应ＰＩＤ／ＰＳＤ控制程启明万德钧黄林（东南大学仪器科学与工程系，南京２１００１８）对于恒速航行的水面船舶来说，可只考虑偏航等因素．由船舶操纵性理论，只考虑首向角φ作为输出，舵角δ作为输入，可得运动方程为［１］Ｔ１Ｔ２φ…（ｔ...     

关于PID自动舵神经网络控制的研究

提出一种基于神经网络的PID自动舵控制方法。该方法能实时精确地辨识船舶数学模型参数,自动调节PID参数,提高船舶航向保持性能。     

减摇航向自动舵的简捷鲁棒优化控制算法

为使航向自动舵在简捷鲁棒控制的基础上实现舵减摇功能,在小幅度增加控制成本的前提下增强船舶抗风浪能力,设计具有船舶航向保持、航向改变和舵减摇三种工作模式的简捷鲁棒优化控制系统.该系统在船舶运动状态和海况发生变化后,通过检测航向偏差和横摇角的标准差值是否超出设定阈值,进而适时地利用遗传算法优化控制系统参数.以非线性船舶运动模型为控制对象的仿真试验结果表明,该控制系统在船舶横摇自然频率附近较宽频带内减摇效果显著,并具有较好的转向和航向保持性能.控制器参数具有较好的自适应调整能力.     

智能积分型的船舶航向自动舵

针对常规PID自动舵中积分盲目、记忆了对航向控制不利的信息，导致超调增大、稳定时间延长的问题，提出了一种智能积分型PID自动舵；针对PID自动舵鲁棒性差的问题，采用了模糊控制，提出一种智能积分型模糊PID自动舵．这两种自动舵均应用智能积分控制，在船舶航向控制中的不同阶段采用不同的积分控制策略，通过特征辨识，仅保留有用信息，从而快速地消除了稳态误差．仿真试验证明这两种自动舵性能与原算法相比，性能改善，超调明显减小，稳定时间明显缩短．     

基于粒子群优化的船舶PID自动舵的改进

受生物免疫反馈过程的启发,利用模糊逻辑的适应性,提出一种模糊免疫PID控制策略,并以此对传统的PID型航向自动舵进行改进.用一种模糊控制器来模拟免疫系统中的反馈机理,以航行的经济性为目标,采用线性递减权值策略的全局PSO算法,对控制器进行参数优化.并对比2种采用免疫PID控制器的系统组成方案,指明适用于船舶航向控制的控制系统形式.实验仿真结果表明:该控制器能很好地根据船舶动态特性的变化,自动地进行适应性免疫调节,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点.     

面向智能船舶的自动靠泊鲁棒自适应控制

针对智能船舶自动靠泊控制中因环境扰动、岸壁效应等因素的影响,导致控制精度降低和控制输出抖动,进而影响航行安全性的问题,提出了一种鲁棒自适应控制律.将动态面控制技术与反步法相结合,解决了传统反步法对虚拟控制求导造成计算复杂度增大的问题;设计了自适应律估计环境扰动,并引入鲁棒项补偿岸壁效应对船舶的干扰,以消除控制输出的抖振现象.基于一艘智能船舶模型的仿真结果验证了所提方法的有效性.     

鲁棒PID参数整定方法

在PID参数整定中充分考虑被控对象的不确定性信息,提出了基于MiniMax原则和EISE指标的鲁棒PID参数整定方法。根据PID闭环控制系统的特性,在MiniMax求解中,采用空间分隔的方法解决了SQP存在的局部极值问题。仿真表明鲁棒PID在被控对象动态特性发生很大变化时仍可以保持较好的控制品质。     

用MATLAB设计鲁棒PID压力控制器系统

利用可重复执行的交互式MATLAB软件,给出了鲁棒PID压力控制器的设计方法。研究结果表明,所设计的PID压力控制器的调节时间T_s≤0.5s,当输入为阶跃信号时,系统能达到ITAE最优。仿真结果表明,通过串联一个增益放大器,当C_0在0.1～10范围内变化时,所设计的PID压力控制器具有很强的鲁棒性。     

自整定鲁棒PID控制器

深入分析了基于极点配置理论和鲁棒控制基本原理而提出的鲁棒ＰＩＤ控制器,导出了该控制器极点配置的约束条件,提出了一种基于对象开环阶跃响应辨识对象参数的控制参数自动整定 同的对象进行的仿真结果表明,该方法是相当有效的,具有广阔的应用前景。     

直流变换器的区域极点配置鲁棒PID控制算法

为提高直流变换器对干扰及不确定因素的鲁棒性,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒PID控制器算法.PID控制器的参数应用区域极点配置(RPA)的方法来整定.考虑受控系统需对干扰具有鲁棒性,将PID控制和H_∞控制相结合,以LMI形式给出H_∞PID控制器的可解性条件.设计的控制器使得闭环系统满足闭环极点分布在指定区域内以获得期望的动态特性,以及对外部噪声的抑制具有最大H_∞鲁棒性能界.此外,该控制器设计方法也可应用于参数不确定的多胞型直流变换器系统.Buck变换器的确定和不确定系统的仿真实验验证了该控制算法的正确性和有效性.     

基于结构奇异值的鲁棒PID控制器设计

本文提出了一种以结构奇异值为优化指标的ＰＩＤ控制器设计方法，该方法直接提出了对闭环系统鲁棒性的要求，符合工程实际需要，由于ＰＩＤ控制器可调参数少，因而采用结构奇异值为优化指标的设计可以用共方向法等非线性的直接方法完成，最后以机械手关节的ＰＩＤ控制器设计为例说明了这种方法。     

一种PID控制器参数的鲁棒整定方法

在总结某些ＰＩＤ控制器经典整定经验和控制模型优化的基础上,提出一种简单的与规范化的ＰＩＤ参数整定新方法,其规律称为４个１／４规划,即ＰＩＤ控制器的参数分别为Ｋｐ＝（１／４）Ｇ（c）－１,Ｔ1＝Ｔｄ＝（１／４）Ｔ１,结果使闭环系统呈１／４衰减振荡．系统的操作频率ω１可由被控对象模型Ｇ（ｓ）＝Ｋ０／（ＴＳ＋１）n"确定,即ｗ１＝（１／Ｔ）ｔａｎ［（１８０°＋ｄ）／ｎ］,其整定结果由仿真加以证实．     

基于鲁棒比例-积分-微分控制的智能汽车自主换道轨迹跟踪控制

为了解决智能汽车自主换道轨迹跟踪所使用的比例-积分-微分(proportion-integral-derivative,PID)控制器参数难以整定的问题,提出应用于自主换道轨迹跟踪控制的鲁棒PID控制器设计方法。首先,构建车辆-道路系统动力学模型,将转向执行机构看作一阶惯性环节,搭建包括转向执行机构动力学模型在内的系统动力学模型;然后,基于分段多项式表达求解自主换道轨迹模型,并基于时间与误差绝对值乘积积分构建鲁棒PID控制器,确定控制参数,形成闭环系统的传递函数;最后,进行仿真及实车试验,结果表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性,能在保证换道工况下智能车辆较好的轨迹跟踪能力的同时,有效地提高乘员舒适性。     

典型二阶积分对象的鲁棒H∞ PID控制器的解析设计

针对工业中常见的具有积分和时滞特性的二阶过程对象，根据鲁棒控制H∞性能指标提出了一种解析设计PID控制器的新方法，并给出了闭环控制系统保证内稳定的充分必要条件。通过在闭环系统给定点设置低通滤波器来达到二自由度控制，从而优化闭环系统的标称性能。通过仿真实例验证了该方法的优越性。