船舶吊艙推進(jìn)電機(jī)無模型自適應(yīng)矢量控制策略研究.pdf

1、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸是高能耗高排放的行業(yè)，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能減排是海運(yùn)業(yè)發(fā)展的重大需求。研究船舶吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的相關(guān)控制問題，不僅對(duì)解決推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行、優(yōu)化與管理有重要的指導(dǎo)作用，更對(duì)實(shí)現(xiàn)海運(yùn)業(yè)節(jié)能減排有重要意義。針對(duì)船舶吊艙推進(jìn)控制系統(tǒng)的大慣性、強(qiáng)耦合、模型參數(shù)不確定以及航行中受到的風(fēng)、浪、流等測(cè)量擾動(dòng)及負(fù)載擾動(dòng)的問題，本論文研究了基于無模型自適應(yīng)矢量控制的船舶吊艙推進(jìn)系統(tǒng)控制策略，具體內(nèi)容如下:
　　針對(duì)常規(guī)船舶吊艙推進(jìn)矢量控制系統(tǒng)中由于不確定性

2、動(dòng)態(tài)而存在的模型攝動(dòng)問題，將無模型自適應(yīng)控制算法與矢量控制方法相融合，提出一種全新的無模型自適應(yīng)矢量控制算法，推導(dǎo)出SSP推進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)線性化方程，基于速度跟蹤誤差設(shè)計(jì)了無模型自適應(yīng)矢量控制器，在線調(diào)整偽偏導(dǎo)數(shù)，保證了推進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)跟蹤誤差一致且有界。并通過嚴(yán)格的收斂性證明和仿真實(shí)驗(yàn)論證了該方法應(yīng)用于船舶吊艙推進(jìn)控制系統(tǒng)的有效性。
　　針對(duì)無模型自適應(yīng)矢量控制方法僅利用過去一步采樣時(shí)刻信息的問題，在高階學(xué)習(xí)律的基礎(chǔ)上提出了一種高

3、階無模型自適應(yīng)矢量控制算法，通過設(shè)計(jì)一個(gè)新的控制輸入準(zhǔn)則函數(shù)，使得更多船舶航行過程中的控制信息得到充分利用，從而使得控制器的設(shè)計(jì)更加靈活，通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，論證了偽偏導(dǎo)數(shù)估計(jì)值的有界性、系統(tǒng)穩(wěn)定收斂性以及控制輸入的有界性，仿真實(shí)驗(yàn)表明所提出方法進(jìn)一步提高了船舶吊艙推進(jìn)控制系統(tǒng)的收斂性能。
　　針對(duì)船舶吊艙推進(jìn)系統(tǒng)由于受到外部海況等未知負(fù)載擾動(dòng)，導(dǎo)致控制量的頻繁動(dòng)作等問題，設(shè)計(jì)一種帶死區(qū)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)臒o模型自適應(yīng)矢量控制器，首先在無模

4、型自適應(yīng)矢量控制器控制律的更新算法中引入一個(gè)控制死區(qū)，并設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的擾動(dòng)估計(jì)器，最后進(jìn)行了收斂性證明，仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法可以抑制未知負(fù)載擾動(dòng)的作用，避免控制量的頻繁動(dòng)作對(duì)SSP推進(jìn)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)部件的較大磨損，提高控制系統(tǒng)的魯棒性能。
　　針對(duì)船舶吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)特性及惡劣工作環(huán)境而帶來的測(cè)量擾動(dòng)，進(jìn)行了一些實(shí)際應(yīng)用的推廣，研究了無模型自適應(yīng)矢量控制的主動(dòng)抗擾能力，提出了一種基于小波分析的無模型自適