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闭环增益成形控制新算法及其应用 被引量：25
1
作者 张显库 贾欣乐 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第11期133-135,共3页
受到回路成形思想的启发,通过对H∞控制的S/T混合灵敏度奇异值曲线的观察及S和T的相关性给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法.该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最后希望的形状... 受到回路成形思想的启发,通过对H∞控制的S/T混合灵敏度奇异值曲线的观察及S和T的相关性给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法.该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最后希望的形状,用闭环系统具有工程意义的参数直接构造出鲁棒控制器,从根本上保证了设计出的控制器具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性.基于该算法给出了一种新的船舶鲁棒控制算法.该算法的优点是设计过程简单。 展开更多
关键词 闭环增益成形 船舶自动舵 鲁棒控制
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一种简化的H_∞控制混合灵敏度算法 被引量：14
2
作者 张显库 贾欣乐 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期307-309,313,共4页
受到回路成形思想的启发 ,通过对H∞ 控制的S T混合灵敏度奇异值曲线的观察及基于S和T具有相关性的考虑给出一种简化的H∞ 控制混合灵敏度算法 .该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形 ,其核心是确定闭环系统传递函数即T的... 受到回路成形思想的启发 ,通过对H∞ 控制的S T混合灵敏度奇异值曲线的观察及基于S和T具有相关性的考虑给出一种简化的H∞ 控制混合灵敏度算法 .该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形 ,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最终希望的形状 ,不加任何权函数 ,直接设计出K .由于T和S的相关性 ,T的形状确定 ,S 的形状也就确定了 。 展开更多
关键词 H∞控制 混合灵敏度算法 传递函数 鲁棒控制器
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船舶航向保持的鲁棒神经网络控制 被引量：20
3
作者 张显库 吕晓菲 +1 位作者 郭晨 杨盐生 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第5期54-58,共5页
设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统。这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力... 设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统。这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力、非线性函数映射能力和闭环增益成形算法的鲁棒性结合起来,改善了系统的鲁棒性能。这种方法设计过程简单,物理意义明显。 展开更多
关键词 神经网络 闭环增益成形 鲁棒控制器 航向保持
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基于闭环增益成形的鲁棒PID算法及在液位控制中的应用 被引量：13
4
作者 张显库 贾欣乐 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期35-39,共5页
基于闭环增益成形算法给出鲁棒 PID算法 ,并将之应用于水箱液位的控制中。比较本文鲁棒 PID算法和文献 [1 ]模糊控制算法的仿真结果 ,得出前者的控制性能优于后者 ,同时具有良好的鲁棒稳定性。本文提出的鲁棒 PID算法简单、实用。
关键词 鲁棒PID 闭环增益成形 液位控制 船舶机舱
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船舶自动舵研究综述 被引量：19
5
作者 徐国平 张显库 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期191-200,共10页
介绍了国内外对船舶自动舵航向保持控制、航迹保持控制及其他功能方面的研究成果,将船舶自动舵研究与IMO的"益航海"战略实施计划结合起来,提出了船舶自动舵研究的算法先进化、功能综合化、实现网络化、使用简单化和装备国产... 介绍了国内外对船舶自动舵航向保持控制、航迹保持控制及其他功能方面的研究成果,将船舶自动舵研究与IMO的"益航海"战略实施计划结合起来,提出了船舶自动舵研究的算法先进化、功能综合化、实现网络化、使用简单化和装备国产化的发展趋势。 展开更多
关键词 船舶自动舵 航向保持控制 航迹保持控制 闭环增益成形 益航海
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船舶进出港低速航向保持 被引量：16
6
作者 张显库 肖惟楚 郭晨 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期77-81,共5页
为了在船舶进出港时,船舶处于浅水域并以低速航行,在风、浪等强扰动作用下,增强航向控制性能,减小能源损耗,选择三阶Nomoto模型,将航速和水深变化反映到模型参数的变化上,基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器,建... 为了在船舶进出港时,船舶处于浅水域并以低速航行,在风、浪等强扰动作用下,增强航向控制性能,减小能源损耗,选择三阶Nomoto模型,将航速和水深变化反映到模型参数的变化上,基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器,建立基于风、浪干扰的非线性船舶运动数学模型,并用S函数来实现。用PID控制器对非线性船舶运动数学模型进行控制,在Simulink环境中对各种水深、船速及海况进行航向控制仿真。从仿真曲线可看出其航向跟踪效果良好,静差为0,且施舵合理,所设计的控制器对非线性船舶运动数学模型具有良好的控制性能。 展开更多
关键词 交通控制 低速航行 浅水效应 航向保持 Nomoto模型 闭环增益成形
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一种双极性S函数修饰的非线性船舶航向保持算法 被引量：18
7
作者 张显库 杨光平 张强 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期15-19,共5页
为使船舶航向保持算法更节能,利用闭环增益成形算法设计线性控制器,使用一种双极性S函数修饰原线性控制律.理论分析表明,该算法在获得同样控制效果情况下,降低了控制能量.以"育鲲"船为例,采用Simulink工具箱进行计算机仿真验... 为使船舶航向保持算法更节能,利用闭环增益成形算法设计线性控制器,使用一种双极性S函数修饰原线性控制律.理论分析表明,该算法在获得同样控制效果情况下,降低了控制能量.以"育鲲"船为例,采用Simulink工具箱进行计算机仿真验证.结果表明,所设计的非线性修饰后的线性控制器具有良好的鲁棒性能,操舵幅值平均降低10%以上. 展开更多
关键词 船舶 航向保持 非线性修饰 闭环增益成形
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一种基于精确反馈线性化的非线性鲁棒控制器 被引量：10
8
作者 张显库 宫永超 杨盐生 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2005年第4期417-423,共7页
基于精确反馈线性化原理将非线性数学模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出鲁棒精确反馈线性化控制器,并将之用于船舶自动舵的航向保持方案中,用Matlab的Simulink进行了名义模型、摄动模型和不同海况干扰等多方面的仿真研究,最后将... 基于精确反馈线性化原理将非线性数学模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出鲁棒精确反馈线性化控制器,并将之用于船舶自动舵的航向保持方案中,用Matlab的Simulink进行了名义模型、摄动模型和不同海况干扰等多方面的仿真研究,最后将结果与基于LQR的精确反馈线性化控制器的仿真结果进行比较,得出本研究具有设计简单、物理意义明确和控制器鲁棒性较强的优点. 展开更多
关键词 精确反馈线性化 非线性 闭环增益成形 鲁棒 航向保持
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大惯性船舶航向保持的改进简捷鲁棒控制 被引量：15
9
作者 张显库 关巍 《中国航海》 CSCD 北大核心 2010年第3期1-5,共5页
为了改善具有大惯性的船舶航向保持效果,在简捷鲁棒控制的比例部分加上一个正数,通过对系统的稳态和动态性能的理论分析,该方法在不改变系统的稳态性能的基础上改善了系统的动态性能。针对"育龙"轮进行了系统仿真,系统的调节... 为了改善具有大惯性的船舶航向保持效果,在简捷鲁棒控制的比例部分加上一个正数,通过对系统的稳态和动态性能的理论分析,该方法在不改变系统的稳态性能的基础上改善了系统的动态性能。针对"育龙"轮进行了系统仿真,系统的调节时间由原来的700 s下降为100 s,结果验证了本方法的有效性。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 闭环增益成形 航向保持 鲁棒控制
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闭环增益成形算法在舵阻摇系统中的应用 被引量：11
10
作者 张显库 张丽坤 杨承恩 《中国航海》 CSCD 北大核心 2004年第2期20-24,共5页
给出了单输入多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的,以及具有1个输入控制2个输出的特点,在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下,将闭环传递... 给出了单输入多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的,以及具有1个输入控制2个输出的特点,在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数阵设为具有一阶惯性的奇异阵,设计出鲁棒控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型,并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的控制器对非线性模型进行仿真,运用Simulink工具箱得到仿真曲线,从仿真曲线可看出此控制器具有良好的鲁棒性能。通过分析并比较阻摇前和阻摇后的各组仿真曲线,算出减摇率在50%左右,减摇效果较好。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 闭环增益成形算法 SIMO系统 奇异 舵阻摇系统 鲁棒控制器 非线性模型 仿真
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用航向偏差的正弦函数驱动的自动舵控制算法 被引量：13
11
作者 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2011年第1期1-4,共4页
常规的闭环控制是以设定值与输出的误差为反馈信号,提出以设定值与输出之差的正弦函数为反馈信号驱动控制器,在不改变控制律的基础上,以较小的控制器输出取得相同的控制效果。以"育龙"轮为例,给出了用航向偏差的正弦函数驱动... 常规的闭环控制是以设定值与输出的误差为反馈信号,提出以设定值与输出之差的正弦函数为反馈信号驱动控制器,在不改变控制律的基础上,以较小的控制器输出取得相同的控制效果。以"育龙"轮为例,给出了用航向偏差的正弦函数驱动的自动舵控制算法的仿真结果,最大初始舵角下降了40%,而控制效果几乎与原控制效果相同,本算法具有节能、安全的优点。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 闭环增益成形 航向保持 非线性反馈 正弦函数 控制算法 仿真
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船舶转向的鲁棒控制及其优化设计 被引量：11
12
作者 张显库 赵翔宇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期319-322,共4页
针对已有的转向控制的控制器和前馈控制器环节进行了改进.将原有的LQ控制器用基于闭环增益成形算法的鲁棒PID控制器取代;将原有的前馈环节转向分区从3个增加到7个,从而提高系统的精度和控制质量,该前馈控制器利用了Simulink中Switch(选... 针对已有的转向控制的控制器和前馈控制器环节进行了改进.将原有的LQ控制器用基于闭环增益成形算法的鲁棒PID控制器取代;将原有的前馈环节转向分区从3个增加到7个,从而提高系统的精度和控制质量,该前馈控制器利用了Simulink中Switch(选择开关)模块进行自动判断,7个分区逐层嵌套,逻辑清楚.系统仿真时加入了海况干扰模块,以验证系统的鲁棒性.仿真结果表明,新的转向控制器较原有控制器在控制精度和鲁棒性方面均有所改善,较原系统有一定的简化. 展开更多
关键词 交通控制 船舶转向 闭环增益成形 鲁棒控制器
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不对称信息理论与非线性鲁棒控制算法 被引量：11
13
作者 张显库 杨盐生 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2005年第11期1241-1244,1250,共5页
针对非线性船舶航向保持系统,通过设计其精确反馈线性化控制器,给出一种物理意义更明显的解释,即非线性精确反馈线性化控制器由非线性函数项和常规线性控制器组成.将简化的精确反馈线性化法与闭环增益成形算法相结合,设计其非线性鲁棒... 针对非线性船舶航向保持系统,通过设计其精确反馈线性化控制器,给出一种物理意义更明显的解释,即非线性精确反馈线性化控制器由非线性函数项和常规线性控制器组成.将简化的精确反馈线性化法与闭环增益成形算法相结合,设计其非线性鲁棒控制器,增加了信息的传递量,在提高系统鲁棒性能的基础上,使该算法成为实际工程上可用的算法.仿真结果表明,当信息传递充分时,航向保持效果良好. 展开更多
关键词 不对称信息理论 闭环增益成形 精确反馈线性化 非线性 鲁棒性
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船舶横摇运动中的混沌及其非线性简捷控制 被引量：11
14
作者 张显库 王坤飞 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期21-27,共7页
为了描述并控制船舶横摇运动中的非线性随机现象,用混沌的Duffing方程刻画船舶横摇运动的非线性现象,符合程度较好,说明船舶在海浪作用下的运动在一定条件下可能产生混沌现象。采用精确反馈线性化和闭环增益成形算法相结合的非线性简捷... 为了描述并控制船舶横摇运动中的非线性随机现象,用混沌的Duffing方程刻画船舶横摇运动的非线性现象,符合程度较好,说明船舶在海浪作用下的运动在一定条件下可能产生混沌现象。采用精确反馈线性化和闭环增益成形算法相结合的非线性简捷控制方法控制船舶横摇运动中的混沌,取得了令人满意的控制效果,仿真结果验证了所设计的控制器具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 船舶 舰船性能 横摇 混沌 非线性简捷控制 闭环增益成形 精确反馈线性化
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非方阵被控对象闭环增益成形算法及其应用 被引量：10
15
作者 张显库 张丽坤 贾欣乐 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期63-67,共5页
在被控对象为非方阵的系统中 ,由于求解控制器时涉及到矩阵求伪逆问题 ,很大程度上增加了闭环增益成形算法的难度 .考虑到此系统的闭环传递函数阵一定是奇异的 ,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数设为奇异阵 ,设计出鲁棒控制器 .将闭环增... 在被控对象为非方阵的系统中 ,由于求解控制器时涉及到矩阵求伪逆问题 ,很大程度上增加了闭环增益成形算法的难度 .考虑到此系统的闭环传递函数阵一定是奇异的 ,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数设为奇异阵 ,设计出鲁棒控制器 .将闭环增益成形算法应用于舵阻摇系统 .通过观察、分析并比较各仿真曲线 ,可以看到 ,航向跟踪效果和减摇效果均较理想 . 展开更多
关键词 非方阵被控对象 闭环增益成形算法 舵阻摇系统 鲁棒控制器 应用
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不对称信息理论在船舶运动控制中的应用 被引量：9
16
作者 张显库 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期55-59,共5页
本文介绍了不对称信息理论,并针对舵阻摇控制系统,通过简化鲁棒控制算法和改进舵机执行机构性能,增加信息的传递量,在提高系统鲁棒性能的基础上,使该算法成为实际工程上可用的算法。闭环增益成形算法采用闭环系统中具有工程意义的参数... 本文介绍了不对称信息理论,并针对舵阻摇控制系统,通过简化鲁棒控制算法和改进舵机执行机构性能,增加信息的传递量,在提高系统鲁棒性能的基础上,使该算法成为实际工程上可用的算法。闭环增益成形算法采用闭环系统中具有工程意义的参数直接构造出鲁棒控制器,其设计过程简单,且物理意义明晰。从仿真结果可以看出:当信息传递充分时,航向保持效果大大改善,打舵的频率和幅值明显降低,同时也较为节能。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 不对称信息理论 舵阻摇 闭环增益成形 舵机
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基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制 被引量：7
17
作者 王新屏 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2007年第4期5-8,共4页
根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行... 根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 减摇鳍 非线性鲁棒控制 精确反馈线性化 闭环增益成形
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具有航向保持非线性的舵鳍非线性鲁棒控制 被引量：7
18
作者 王新屏 张显库 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期1549-1552,共4页
针对给定的线性舵鳍联合系统,考虑船舶航向保持的非线性,建立了一个舵鳍联合系统的非线性数学模型,然后采用精确反馈线性化对该非线性模型进行线性化,最后基于闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。通过Matlab的Simulink工具箱分别... 针对给定的线性舵鳍联合系统,考虑船舶航向保持的非线性,建立了一个舵鳍联合系统的非线性数学模型,然后采用精确反馈线性化对该非线性模型进行线性化,最后基于闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。通过Matlab的Simulink工具箱分别对6级风浪和8级风浪作用下考虑舵机、鳍机特性的非线性舵鳍联合控制系统进行仿真,仿真结果表明所设计的控制器在保持航向控制的同时,能达到较好的减摇效果,并且该控制器具有较强的鲁棒性。本研究具有设计简单、物理意义明显的优点。 展开更多
关键词 交通控制 舵鳍联合 精确反馈线性化 闭环增益成形 非线性 鲁棒
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离散型闭环增益成形算法及其应用 被引量：7
19
作者 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2006年第3期4-6,26,共4页
将闭环增益成形算法推广到离散系统中去。分别用Z变换、差分反演法和双线性变换给出一阶、二阶和三阶闭环增益成形算法的离散形式,然后针对船舶航向保持问题,在Matlab环境中进行了仿真研究。仿真结果表明,航向保持的跟踪速度快、没有超... 将闭环增益成形算法推广到离散系统中去。分别用Z变换、差分反演法和双线性变换给出一阶、二阶和三阶闭环增益成形算法的离散形式,然后针对船舶航向保持问题,在Matlab环境中进行了仿真研究。仿真结果表明,航向保持的跟踪速度快、没有超调,当模型参数改变时,控制器具有一定的鲁棒性,说明离散型闭环增益成形算法是有效的。 展开更多
关键词 交通运输系统工程 离散 闭环增益成形 双线性变换 航向保持 鲁棒
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船舶港内掉头操纵的简捷鲁棒控制 被引量：7
20
作者 张显库 张国庆 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第2期31-34,共4页
为实现船舶在港内的自动掉头,进一步完善包含风浪干扰的低速、浅水、非线性船舶运动数学模型,基于闭环增益成形算法设计简捷鲁棒控制器。用S函数建立船舶运动数学模型,并在MATLAB/Simulink仿真环境中进行系统仿真实验。在考虑港内掉头... 为实现船舶在港内的自动掉头,进一步完善包含风浪干扰的低速、浅水、非线性船舶运动数学模型,基于闭环增益成形算法设计简捷鲁棒控制器。用S函数建立船舶运动数学模型,并在MATLAB/Simulink仿真环境中进行系统仿真实验。在考虑港内掉头区域限制后,给出船舶在浅水、低速条件自动掉头的仿真结果。仿真结果表明,在5级风以内,所给船舶能在3倍船长(500m左右)的区域内以低速实现港内的自动掉头操纵,对相关船舶的自动掉头控制具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 水路运输 船舶 掉头 鲁棒控制 闭环增益成形
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