近水面作业的机器人综合减摇研究

近水面作业的机器人会受到波浪干扰力的影响,很难保持稳定的姿态。根据机器人近水面作业时所受到的波浪干扰力的计算方法和机器人六自由度模型的状态空间表达式,计算出适用于变结构控制器的状态空间方程。在此基础上进行了积分变结构控制器的设计过程,然后借助Matlab软件,对机器人的横摇、纵摇运动中带有PID控制器和带有变结构控制器两种情况分别进行仿真,经过对比分析,变结构控制器较好的控制了机器人的姿态。     

基于重叠网格的C11集装箱船自由衰减横摇模拟

为研究C11型集装箱船的大幅横摇阻尼,基于STAR-CCM+软件平台,使用重叠网格技术和流体体积函数(VOF)方法,通过求解纳维-斯托克斯方程,对该船零航速和有航速下自由衰减横摇运动进行数值模拟.数值模拟结果表明:湍流模型、运动方程约束自由度设置情况、初始横摇角释放时间等对横摇结果影响较大;使用k-epsilon湍流模型、放开6自由度、待流场稳定后释放船模所得的计算结果与试验值符合较好.     

一种基于计算流体力学的三维船舶横摇阻尼预报方法

针对三维船体强迫振荡运动,以黏性流理论为基础,通过求解雷诺平均纳维 斯托克斯(Reynolds averaged Navier Stokes,RANS)方程,计及自由面影响情况,对S60船在有航速和无航速时不同幅值的横摇运动进行了数值模拟.分析计算了三维船模的横摇阻尼系数,研究了横摇幅值和航速对横摇阻尼的影响,并与试验值和势流计算值进行了比较.结果表明,数值模拟能够显现出船体流场非线性特征以及黏性的影响,横摇阻尼系数与试验值吻合良好,较势流方法预报更为准确,可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能分析研究.     

滚装船减摇装置构建及减摇效果分析

应用有限元分析软件对在渤海湾海域运营的滚装船进行模态分析,得到船体的横摇模态及模态频率范围。根据这些系统固有特性数据,提出一种减摇装置的构建方法。应用调谐质量阻尼器被动减振的原理,利用滚装船上的装备及货物作为减振质量体,使用弹簧和阻尼器连接减振质量体和船体,构成减摇装置,实现滚装船的横摇控制。通过合理选取减摇装置的参数,提高了横摇控制效果。仿真分析结果表明:减摇装置对滚装船具有较好的横摇控制效果。     

嵌入式系统在起重机吊具防摇控制中的应用

针对起重机吊具防摇系统中PLC实现模糊PID控制算法的迟滞性及编程工作量大等问题,提出将嵌入式系统运用到其防摇控制中.系统采用主从控制方式,将嵌入式处理器设定为从机工作模式,PLC设定为主机工作模式.从机负责起重机吊具参数的采样和模糊PID控制算法的运算,主机根据从机运算结果负责控制起重机小车电机的转速和方向,通过主从机协同控制达到起重机吊具防摇的目的.串行通讯接口RS485保证主从机数据的可靠通信.系统借助嵌入式处理器运算平台,通过运用C语言编程,实现模糊PID防摇控制算法,程序简洁,处理器读写指令周期短,提高了系统的数据处理能力和控制效率,嵌入式处理器与PLC主从控制方式增加了系统结构的灵活性.同时,结合模糊PID算法的自适应特性,使系统具有较强的鲁棒性.     

反步鲁棒镇定及其在舵减横摇中的应用

运用反步法的思想,结合自适应方法和鲁棒控制方法,为一类具有未知或不确定参数以及能量有限扰动的非线性系统设计了易于实现的标量控制;讨论了渔政船1500HP在小风浪作用下产生的弱混沌横摇运动,并将标量舵力矩控制律运用于舵减横摇鲁棒控制.仿真验证结果表明：加入舵减摇控制后,船舶抑制海浪扰动的能力较强,控制收敛的速度较快,并且不存在超调,船舶抑制横摇的过程比较平稳,有利于减摇过程中船上人员和设备的安全.此外,控制器的设计过程基于非线性时域模型,可以应用在其他类型船舶的舵减摇设计中.     

粘性流中船舶自由横摇衰减运动数值模拟

以计算流体力学(CFD)理论为基础,基于商业CFD软件FLUENT平台经技术上一系列的二次开发,对某一无航速驳船的二维横剖面在静水中作自由横摇衰减运动进行了数值模拟,分析得到了船体剖面的横摇阻尼系数及固有周期,并与相关试验结果进行了比较,相对误差均小于3%.研究结果表明,数值方法能够对船舶自由横摇衰减运动进行有效地模拟,为预报船舶横摇运动特性提供了一条既有效又便捷的数值手段.     

小型船舶的横摇减摇

评述了船舶尺度对较小型船舶的横摇响应的影响，以及在较小的波高和波长的海浪中对于小的横摇自然周期的船舶的升沉和横摇共振的影响。并且对各类小船的减摇装置的选择方法作了评论。另外，还提供 带有和不肯减摇装置的船模水池试验结果和实船航行试验结果。     

减摇水舱晃荡运动数值模拟研究

减摇水舱是一种全航速下都能起到减摇效果的减摇装置,研究减摇水舱在晃荡运动过程中减摇力矩的变化规律,是一件很有意义的工作.首先,考虑到减摇水舱在晃荡运动的过程中水舱角的变化对阻尼系数的影响,将阻尼系数看作一个时变的函数;然后求解船舶-水舱系统横摇方程,计算不同频率简谐运动形式下,减摇水舱对于船舶提供的减摇力矩;最后应用CFD方法,对水舱在上述运动形式下的晃荡过程进行3D数值模拟,求得的减摇力矩与理论计算值比较吻合.该研究工作为减摇水舱减摇力矩的计算提供了一个新方法,同时也为下一步的研究奠定了理论基础.     

双体船稳性衡准中的横摇角公角

根据不同船型的６艘双体船在静水和规则波２浪中的模型横摇试验，得到了频率响应曲线、横摇阻尼及船舶自摇周期。讨论了片体间距、舭龙骨面积及排水骨－宽度比等参数对双体船横摇角的影响，从而给出了计算双体船横摇角及其周期的公式。     

基于FUZZY-PID复合控制的减摇鳍控制系统仿真

设计了基于模糊控制和PID控制理论的FUZZY-PID复合控制减摇鳍控制系统,以横摇角和横摇角速度为输入量,鳍角为输出量,基于Conolly理论建立了船舶模型,利用MATLAB针对不同海情对控制器进行了仿真,结果表明减摇鳍模糊控制器动态响应性能和稳态控制精度均十分理想,能够满足减摇鳍控制系统的控制要求。     

模糊PID在汽车ABS上的控制优化及仿真研究

在Matlab/Simulink环境内建立了汽车ABS动力学模型,引入S函数对模糊PID控制过程进行优化,并对该控制方法进行了仿真研究,研究结果表明：基于S函数的模糊PID控制更加灵活,汽车ABS在基于S函数的模糊PID控制下,制动距离较常规模糊PID控制短,虽然基于S函数的模糊PID控制在后期有明显颤振,但控制参数具有明显的收敛性。     

基于行为的模糊PID控制器

现有的模糊PID控制器虽有较好的控制性能,但由于该模型的结构固定,其性能难以得到进一步改进.因此,本文作者才提出了基于行为的模糊PID控制器.这个新的模型不仅保留了现有的模糊PID控制性能上的优点,而且弥补了其性能改进方面的缺陷. 此文首先介绍现有的模糊PID控制器并分析其不足,然后提出基于行为的模糊PID控制器,最后进行基于行为的模糊PID控制器的仿真试验.仿真结果显示,基于行为的模糊PID控制器较之现有的模糊PID控制器有更好的控制性能.     

用简化模糊规则数的方法设计模糊PID控制系统

在对常规模糊控制器和PID控制器研究的基础上,提出了一种最简单的模糊PID控制系统。该系统基于T S模型,借助于线性系统理论解决非线性系统设计中的问题,用2个二维的模糊控制器或二维模糊控制器加上积分环节来替代三维模糊PID控制系统,大大简化了模糊PID控制系统的设计。仿真结果表明,这种模糊PID控制系统结构简单,规则数少,稳定性高。     

主动稳定杆与主动前轮转向耦合作用研究

对于同时装备主动稳定杆与主动前轮转向的车辆,为了获得最佳控制性能,建立仿真模型研究了双系统的耦合问题.建立非线性车辆动力学模型,并设计了主动转向比例积分微分控制器;基于稳定杆作动器,设计了主动侧倾滑模控制器以及反侧倾力矩前后轴分配模糊控制器;最后设置阶跃转向与双移线机动工况.仿真结果表明,主动转向可以一定程度改善侧倾性能;另一方面,反侧倾力矩分配与主动转向配合可以进一步提高车辆的横摆稳定性能,同时还可以保证侧倾稳定性能.     

模糊控制与PID控制方法的比较

研究了常规模糊控制器与ＰＩＤ控制器的关系．基于Ｔ－Ｓ模型,在一定的附加条件下,对这些模糊控制器进行了分析,理论上给出了这类模糊控制器与ＰＩＤ控制器参数间的定量关系式,并指出两者间的本质联系．仿真结果表明了模糊控制器与ＰＩＤ控制器的相似性,多个规则的模糊控制器要优于ＰＩＤ控制器,同时给出了一类模糊ＰＩＤ复合控制器（ＴＳ－ＰＩＤ）的设计方法．该类复合控制器兼有模糊控制器与ＰＩＤ控制器优点,具有较深远的应用前景．     

基于行为的模糊PID控制器

针对现有模糊PID控制器较PID控制器虽有良好控制效果但却难以进行系统分析和基于实际情况进行改进的缺陷,作者提出基于行为的模糊PID控制器,不仅保留了其控制性能上的优点,而且弥补了其分析和改进方面的缺陷. 在建立基于行为的模糊PID控制器后,作者对该模型进行了分析.仿真实验说明该模型较现有模糊PID的优势.     

模糊模型PID优化控制在非线性系统中的应用

通过提出一种基于T-S模糊模型的非线性系统PID优化控制算法,将该算法应用于具有强非线性与不稳定性的填料塔热交换装置,为非线性控制系统的实际应用提供一种方案.在机理分析的基础上建立了分段非线性模型,设计了该装置的模糊模型PID优化控制器,对系统温度进行控制.实验结果与传统的PID控制结果对比表明,采用文中提出的模糊模型PID优化控制方法能够有效解决非线性控制问题.     

基于模糊PID控制的1/2车辆主动悬架系统研究

建立了1/2车辆主动悬架系统动力学模型和路面输入模型,将PID控制和模糊控制并联,设计了主动悬架系统模糊PID控制器。在MATLAB/Simulink中的仿真结果表明,模糊PID控制的主动悬架在车身加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动位移等方面明显优于被动悬架以及单纯的模糊控制和PID控制,较好的改善了车辆的行驶平顺性及乘坐舒适性。     

基于PSO优化算法的模糊PID励磁控制器设计

针对优化发电机励磁控制器控制问题,研究模糊理论及人工智能控制方法,建立数学模型分析励磁控制器,找到将粒子群算法与模糊PID相整合的励磁控制途径,并设计了适用于低压水轮发电机的励磁控制器.粒子群优化算法优化控制系统的初始参数,模糊PID完成对系统的动态控制.仿真结果表明,改进的控制器算法相比传统PID控制和模糊控制PID,响应速度较快(上升时间少于1s),超调量小(超调量少于5%).能够满足控制器快速、准确和稳定的要求,是一种先进的控制方法.