船舶行駛速度控制的數(shù)學建模與仿真分析
發(fā)布時間：2021-08-24 19:07
船舶作為水上交通工具,對其行駛速度進行有效控制,除了能夠進一步提升船舶航行的自動化程度之外,還能保證船舶在水面上的航行安全性,使其按照預先設定好的航線行駛,避免發(fā)生碰撞。船舶行駛速度控制是研究的重點課題之一,傳統(tǒng)的控制方法以PID和模糊控制為主,雖然能夠達到一定的控制效果,但系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性比較差。鑒于此,本文依托非線性理論,提出一種全新的船舶行駛速度控制系統(tǒng),對該系統(tǒng)的數(shù)學建模與仿真進行論述。結(jié)果表明,本文開發(fā)的控制器比傳統(tǒng)PID控制器的穩(wěn)定性高很多,具有使用價值。
【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(24)北大核心
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
船舶行駛速度控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1Dynamicstructurediagramofshipspeedcontrolsystem
40(2A):53–55.[2]莊緒州,張勤進,劉彥呈,等.船舶全電力推進系統(tǒng)恒功率負載有源阻尼控制策略[J].電工技術學報,2020(1):21–24.[3]駱寒冰,佟海兵,謝芃,等.動力定位船舶循跡控制海上實測與數(shù)值模擬研究[J].中國造船,2020(3):39–42.[4]劉向辰.一種基于轉(zhuǎn)矩擾動觀測器+重復控制的船舶永磁同步電機矢量控制技術[J].電機與控制應用,2020(5):87–89.[5]朱永欣,張曉鋒,黃靖.基于功率調(diào)節(jié)裕度的船舶汽發(fā)機組非線性控制切換策略[J].中國電機工程學報,2020(6):121–123.[6]圖4存在干擾下的控制效果示意圖Fig.4Schematicdiagramofcontroleffectunderinterference第42卷黃曉悅：船舶行駛速度控制的數(shù)學建模與仿真分析·39·
間進行確定。為便于分析論證，以某型號的船舶為實驗對象，采用仿真的方法，驗證控制器的效果。將該船舶在水面上的行駛初始速度設定為0km，并將航速設定為10km，在行駛過程中，本次設計的控制器與傳統(tǒng)PID控制的效果分別如圖2和圖3所示。圖2行駛速度控制效果示意圖Fig.2Thecontrollerspeedcontroleffectdiagram圖3傳統(tǒng)PID控制器行駛速度控制效果示意圖Fig.3SchematicdiagramofdrivingspeedcontroleffectoftraditionalPIDcontroller可以清楚地看到，在相同的條件下，本文設計的控制器對船舶行駛速度的控制效果要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制器。無任何干擾時，2個控制器都能夠保持穩(wěn)定，而傳統(tǒng)的PID的穩(wěn)定時間更長一些。有干擾時，從圖4可以看出，本次設計的控制器雖然在初期時存在輕微振蕩，但后續(xù)達到穩(wěn)定，而傳統(tǒng)的PID控制器并未達到穩(wěn)定，說明干擾對傳統(tǒng)的PID控制器產(chǎn)生非常大的影響，致使其無法穩(wěn)定運行，控制效果大幅度降低。3結(jié)語對船舶的行駛速度進行控制，能夠使船舶保持安全航行，避免碰撞事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不足，本文依托非線性理論，設計開發(fā)一款全新的行駛速度控制器，經(jīng)過仿真驗證，該控制器的穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)的PID，具有使用價值。參考文獻：郭杰,劉軼華,馬利華.基于多模態(tài)快速非奇異終端滑模的船舶航跡跟蹤自抗擾控制[J].中國航海,2020(6):75–77.[1]盧颯.無速度傳感器高性能交流調(diào)速控制在船舶設計中的應用[J].艦船科學技術,2018,40(2A):53–55.[2]莊緒州,張勤進,劉彥呈,等.船舶全電力推進系統(tǒng)恒功率負載有源阻尼控制策略[J].電工技術學報,2020(1):21–24.[3]駱寒冰,佟海兵,謝芃
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多模態(tài)快速非奇異終端滑模的船舶航跡跟蹤自抗擾控制[J]. 郭杰,劉軼華,馬利華. 中國航海. 2020(02)
[2]基于功率調(diào)節(jié)裕度的船舶汽發(fā)機組非線性控制切換策略[J]. 朱永欣,張曉鋒,黃靖. 中國電機工程學報. 2020(19)
[3]一種基于轉(zhuǎn)矩擾動觀測器+重復控制的船舶永磁同步電機矢量控制技術[J]. 劉向辰. 電機與控制應用. 2020(05)
[4]動力定位船舶循跡控制海上實測與數(shù)值模擬研究[J]. 駱寒冰,佟海兵,謝芃,盛世民. 中國造船. 2020(01)
[5]船舶全電力推進系統(tǒng)恒功率負載有源阻尼控制策略[J]. 莊緒州,張勤進,劉彥呈,郭洪智,張博. 電工技術學報. 2020(S1)
[6]無速度傳感器高性能交流調(diào)速控制在船舶設計中的應用[J]. 盧颯. 艦船科學技術. 2018(08)
本文編號：3360553
【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(24)北大核心
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
船舶行駛速度控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1Dynamicstructurediagramofshipspeedcontrolsystem
40(2A):53–55.[2]莊緒州,張勤進,劉彥呈,等.船舶全電力推進系統(tǒng)恒功率負載有源阻尼控制策略[J].電工技術學報,2020(1):21–24.[3]駱寒冰,佟海兵,謝芃,等.動力定位船舶循跡控制海上實測與數(shù)值模擬研究[J].中國造船,2020(3):39–42.[4]劉向辰.一種基于轉(zhuǎn)矩擾動觀測器+重復控制的船舶永磁同步電機矢量控制技術[J].電機與控制應用,2020(5):87–89.[5]朱永欣,張曉鋒,黃靖.基于功率調(diào)節(jié)裕度的船舶汽發(fā)機組非線性控制切換策略[J].中國電機工程學報,2020(6):121–123.[6]圖4存在干擾下的控制效果示意圖Fig.4Schematicdiagramofcontroleffectunderinterference第42卷黃曉悅：船舶行駛速度控制的數(shù)學建模與仿真分析·39·
間進行確定。為便于分析論證，以某型號的船舶為實驗對象，采用仿真的方法，驗證控制器的效果。將該船舶在水面上的行駛初始速度設定為0km，并將航速設定為10km，在行駛過程中，本次設計的控制器與傳統(tǒng)PID控制的效果分別如圖2和圖3所示。圖2行駛速度控制效果示意圖Fig.2Thecontrollerspeedcontroleffectdiagram圖3傳統(tǒng)PID控制器行駛速度控制效果示意圖Fig.3SchematicdiagramofdrivingspeedcontroleffectoftraditionalPIDcontroller可以清楚地看到，在相同的條件下，本文設計的控制器對船舶行駛速度的控制效果要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制器。無任何干擾時，2個控制器都能夠保持穩(wěn)定，而傳統(tǒng)的PID的穩(wěn)定時間更長一些。有干擾時，從圖4可以看出，本次設計的控制器雖然在初期時存在輕微振蕩，但后續(xù)達到穩(wěn)定，而傳統(tǒng)的PID控制器并未達到穩(wěn)定，說明干擾對傳統(tǒng)的PID控制器產(chǎn)生非常大的影響，致使其無法穩(wěn)定運行，控制效果大幅度降低。3結(jié)語對船舶的行駛速度進行控制，能夠使船舶保持安全航行，避免碰撞事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不足，本文依托非線性理論，設計開發(fā)一款全新的行駛速度控制器，經(jīng)過仿真驗證，該控制器的穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)的PID，具有使用價值。參考文獻：郭杰,劉軼華,馬利華.基于多模態(tài)快速非奇異終端滑模的船舶航跡跟蹤自抗擾控制[J].中國航海,2020(6):75–77.[1]盧颯.無速度傳感器高性能交流調(diào)速控制在船舶設計中的應用[J].艦船科學技術,2018,40(2A):53–55.[2]莊緒州,張勤進,劉彥呈,等.船舶全電力推進系統(tǒng)恒功率負載有源阻尼控制策略[J].電工技術學報,2020(1):21–24.[3]駱寒冰,佟海兵,謝芃
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多模態(tài)快速非奇異終端滑模的船舶航跡跟蹤自抗擾控制[J]. 郭杰,劉軼華,馬利華. 中國航海. 2020(02)
[2]基于功率調(diào)節(jié)裕度的船舶汽發(fā)機組非線性控制切換策略[J]. 朱永欣,張曉鋒,黃靖. 中國電機工程學報. 2020(19)
[3]一種基于轉(zhuǎn)矩擾動觀測器+重復控制的船舶永磁同步電機矢量控制技術[J]. 劉向辰. 電機與控制應用. 2020(05)
[4]動力定位船舶循跡控制海上實測與數(shù)值模擬研究[J]. 駱寒冰,佟海兵,謝芃,盛世民. 中國造船. 2020(01)
[5]船舶全電力推進系統(tǒng)恒功率負載有源阻尼控制策略[J]. 莊緒州,張勤進,劉彥呈,郭洪智,張博. 電工技術學報. 2020(S1)
[6]無速度傳感器高性能交流調(diào)速控制在船舶設計中的應用[J]. 盧颯. 艦船科學技術. 2018(08)
本文編號：3360553
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