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船舶吊舱推进电机无模型自适应矢量控制策略研究
| 论文题名： | 船舶吊舱推进电机无模型自适应矢量控制策略研究 |
| 关键词： | 船舶工程;吊舱推进电机;无模型自适应矢量控制器 |
| 摘要： | 远洋运输是高能耗高排放的行业，实现船舶节能减排是海运业发展的重大需求。研究船舶吊舱推进系统的相关控制问题，不仅对解决推进电机的运行、优化与管理有重要的指导作用，更对实现海运业节能减排有重要意义。针对船舶吊舱推进控制系统的大惯性、强耦合、模型参数不确定以及航行中受到的风、浪、流等测量扰动及负载扰动的问题，本论文研究了基于无模型自适应矢量控制的船舶吊舱推进系统控制策略，具体内容如下: 针对常规船舶吊舱推进矢量控制系统中由于不确定性动态而存在的模型摄动问题，将无模型自适应控制算法与矢量控制方法相融合，提出一种全新的无模型自适应矢量控制算法，推导出SSP推进电机的动态线性化方程，基于速度跟踪误差设计了无模型自适应矢量控制器，在线调整伪偏导数，保证了推进电机控制系统跟踪误差一致且有界。并通过严格的收敛性证明和仿真实验论证了该方法应用于船舶吊舱推进控制系统的有效性。 针对无模型自适应矢量控制方法仅利用过去一步采样时刻信息的问题，在高阶学习律的基础上提出了一种高阶无模型自适应矢量控制算法，通过设计一个新的控制输入准则函数，使得更多船舶航行过程中的控制信息得到充分利用，从而使得控制器的设计更加灵活，通过严格的数学证明，论证了伪偏导数估计值的有界性、系统稳定收敛性以及控制输入的有界性，仿真实验表明所提出方法进一步提高了船舶吊舱推进控制系统的收敛性能。 针对船舶吊舱推进系统由于受到外部海况等未知负载扰动，导致控制量的频繁动作等问题，设计一种带死区扰动补偿的无模型自适应矢量控制器，首先在无模型自适应矢量控制器控制律的更新算法中引入一个控制死区，并设计了基于扩张状态观测器的扰动估计器，最后进行了收敛性证明，仿真实验表明该算法可以抑制未知负载扰动的作用，避免控制量的频繁动作对SSP推进控制系统执行机构的齿轮传动部件的较大磨损，提高控制系统的鲁棒性能。 针对船舶吊舱推进系统的复杂动态特性及恶劣工作环境而带来的测量扰动，进行了一些实际应用的推广，研究了无模型自适应矢量控制的主动抗扰能力，提出了一种基于小波分析的无模型自适应矢量控制器，该控制器应用小波分析对输出信号进行滤波处理，然后将处理后的信号应用于无模型自适应矢量控制算法构造控制律，最后理论证明了当系统存在有界测量扰动时改进算法的稳定性和收敛性，仿真实验论证了该算法对于抑制测量扰动的有效性。 |
| 作者： | 姚文龙 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张均东 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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