基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真
基于滑模控制的船舶电力推进DTC系统
基于滑模控制的船舶电力推进DTC系统张振;李彦【摘要】Aiming at the problems of torque, flux fluctuation and poor dynamic performance of the traditional direct torque control (DCT) electric propulsion system, the space vector modulation (SVM) technique is introduced to solve these problems.And on the basis of this, the sliding-mode control technology is also introduced to solve the problem that the con-trol effect is deteriorated due to the change of parameters such as stator resistance and rotor resistance during the running of the motor. By designing the sliding-mode stator flux observer improve the accuracy of stator flux estimation level, reduce the influence of parameter change on the estimation result, and improve the stability of the control system as a whole.The Mat-lab simulation results show that the stator flux linkage has high precision and can reduce the torque ripple at low speed, and also has strong robustness to the internal parameters and external disturbances of the system.%针对传统直接转矩控制船舶电力推进系统在电机低速运行时转矩、磁链脉动大与动态性能差的问题,引入空间矢量调制技术来解决这些问题.并且在此基础上,还针对因电机运行时参数变化包括定子电阻、转子电阻等参数变化而导致控制效果变差的问题,引入滑模控制技术来解决,通过设计滑模定子磁链观测器来提高定子磁链估算级精度,减小参数变化对估算结果的影响,从而在整体上提高了控制系统的稳定性.经过Matlab仿真验证,证明这种控制策略定子磁链的观测精度较高,可以有效地减小低速时的转矩脉动,同时还对系统内部参数变化和外部干扰都具有较强的鲁棒性.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】6页(P73-78)【关键词】滑模控制;直接转矩控制;空间矢量调制;船舶电力推进系统【作者】张振;李彦【作者单位】江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TM3430 引言直接转矩控制（DTC）自20世纪80年代提出以来，因其控制思想新颖、结构简单、鲁棒性强一直受到国内外学者的关注。
船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究
船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究刘恩东;高岚;罗永吉;朱汉华;司宇航;胡佳【摘要】为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统.根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性.仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性.%To study of different permanent magnet synchronous motor speed control strategy of power Marine propulsion motor speed control performance and applicability in the electric propulsion system,on the basis of mathematical model of the propulsion motor and propeller load,established the permanent magnet synchronous motor vector control (VC) and direct torque control (DTC) system.Establishment of marine electric propulsion system and simulation based on the real ship,while analyzing two kinds of control strategy of speed control performance and stability of ship power station,under the working condition of ship speed.The simulation results show that the two kinds of control strategy has good control effect,while ensuring good speed regulating performance at the same time,maintain the stability of the whole system,both in the ship electric propulsion system has certain applicability.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P88-93)【关键词】电力推进系统;永磁同步电机;矢量控制;直接转矩控制【作者】刘恩东;高岚;罗永吉;朱汉华;司宇航;胡佳【作者单位】武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U664永磁同步电动机（PMSM）以其效率高、功率因数高、力矩惯量比大、定子电流和定子电阻损耗小且转子参数可测、控制性能好等优点，成为船舶推进电机的最优选择。
船舶电力推进系统运行的仿真
第34卷第4期 2011年12月中 国 航 海N AV IG AT ION O F CH IN AVol.34No.4 Dec.2011收稿日期:2011-08-01基金项目:上海市教委重点学科建设项目(J50602);上海海事大学校基金(2009171);上海海事大学研究生创新基金资助项目作者简介:包 艳(1982-),女,浙江湖洲人,博士生,主要从事电力系统控制、电力电子与电力转动的研究。
E -mail:yanbao@.文章编号:1000-4653(2011)04-0034-05船舶电力推进系统运行的仿真包 艳, 施伟锋(上海海事大学物流工程学院,上海200135)摘 要:船舶电力推进系统的推进电机单机容量大于发电机单机容量,属于重负载电力系统。
建立船舶电力推进系统运行的数学模型,在M AT L AB 软件平台上对该系统进行仿真运行。
对获得的电网电压信号,采用小波变换进行波形分析和特征抽取。
仿真实验结果表明,该船舶电力推进系统仿真模型合理有效。
关键词:船舶、舰船工程;电力推进船舶;电力系统数字仿真;重负载;小波变换;特征抽取中图分类号:U 664.14;T M 74 文献标志码:AResearch on Operation Simulation of Ship Electric Propulsion SystemB ao Yan, Shi Weif eng(Lo gestic engineering colleg e,Shanghai Maritime U niversity,Shang hai 200135,China)Abstract:M ar ine electr ic pro pulsion sy stems can be char acter ized as a heav y load pow er system,since the capacity of single pr opulsion mot or is bigg er than that of single electric g enerator.A mathematic mo del of marine electr ic pro -pulsion system is est ablished and is simulated o n the plat form of M A T L A B/Simulink.Feature ex traction fro m and w avefor m analysis o f acquired voltag e signals ar e conducted throug h wav elet tr ansfo rm.Simulation results indicate that the model of mar ine electr ic pr opulsion systems is rat ional and effective.Key words:ship,naval eng ineer ing;electr ic pr opulsion ship;pow er system dig ital simulatio n;heav y load;w avelet tr ansfor m;feature ex traction船舶电力推进是一种采用电动机直接驱动螺旋桨的推进方式,与传统的机械式推进相比,具有控制灵活、易于实现自动化、振动小、噪声低、污染排放少、舱室布置方便、全寿期费用低等特点。
全电力船舶的电力推进系统建模与仿真
结 果 。 因 此在 电力 需求 和 谐 波 失 真 方 面 需 要采 用
整个 电力负荷的 ５ ０ ％。 电力推进需要各子系统（ 发
电机 ， 中 压 配 电板 ， 变压 器 ，推 进 驱 动 系 统 ，滤
波器 ，中压感应 电动机 ）之 间的相 互协调ｎ 】 。
船 舶 的 电力 推 进 系 统 设 计 师 们 不 仅 需 要 深 层 次地 了解 各 个 子 系 统 之 间 的关 系 ，更 需 要 对 全 船 电力 系 统 和 推 进 驱 动 系 统 之 间 的 关 系 进 行 深层 次 的评 估 ， 预 见 极端 情 况 下 可 能 出现 的 问题 和 故 障 。
Ｖ ｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ ． １ ０ ２ ０ １ ４ ． １ ０
船 电技 术 Ｊ 电力系统
全 电力船舶 的电力推进系统建模与仿真
杨 明国
（ 海 军驻 七一 二所 军事代 表 室 ，武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４ ）
摘
要 ：本文 介绍 了全 电力 船舶 的典型 推进 系统 并给 出了仿 真结果 。由于模 型 的复 杂性 ，仿 真计 算 的工程
双 绕 组 可 以减 少转 矩波 动 ，通 过 消 除 ５次 和 ７次 谐 波 而 提 高 变 频 器 故 障 下 电机 的 可 靠 性 。 每 个 Ｌ Ｃ Ｉ 通 过 一个 电感 器 连 接 １ ２脉 冲 整 流 器 ， 该 系 统 由两 个 晶 闸管 桥 与 双 绕 组变 压 器 连 接 构 成 ，其 中
船舶电力推进系统运行的仿真
ｐ ｌｉｎ ｓ ｓｅ ｉ ｓａ ｌ ｈ ｄａ ｄｉ ｉ ｌｔｄｏ ｈ ｌｔｏ ｍ ｆＭＡＴＬ ／ ｉ ｌ ｋ ｕ ｓ ｙ ｔｍ ｓｅ ｔｂｉ ｅ ｎ ｓｓｍｕａｅ ｎ ｔ ｅｐａｆ ｒ ｏ ｏ ｓ ＡＢ Ｓｍｕｉ ．Ｆｅｔ ｒ ｘｒｃｉｎ ｆｏ ａ ｄ ｎ ａ ｕ ｅｅ ｔａ ｔ ｒ ｍ ｎ ｏ
船 舶 电力推进 系统 运 行 的仿 真
包 艳 ， 施 伟 锋
（ 海海 事大 学 物 流工 程学 院 ， 上 上海 ２ ０ ３ ） ０ １ ５
摘 要 ： 舶 电力 推 进 系 统 的 推 进 电 机单 机容 量 大 于 发 电机 单 机 容 量 ， 于 重 负 载 电 力 系 统 。建 立 船 舶 电 力 推 进 船 属 系 统 运 行 的 ห้องสมุดไป่ตู้ 学模 型 ， ＭＡＴ Ａ 在 Ｌ Ｂ软 件 平 台 上 对 该 系 统 进行 仿 真运 行 。对 获 得 的 电 网电 压 信 号 ， 用 小 波 变 换 进 采
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ｍ ａｒｎｅｅ ｅ ｔ ｉ ｏｐ ｓｏｎ ｓ ｓ ｅ ｓｃ ｎ ｂｅｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ａ ｅ ｖ ｏ ｄ ｐ ｓｒ ｃ ｉ ｌｃ ｒｃｐｒ ｕｌｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ ｓａ ｈ ａ ｙ ｌ ａ ｏｗ ｅ ｙｓｅ ，ｓｎｃ ｈｅｃ ｐ ｃｔ ｒｓ ｔ ｍ ｉ ｅ ｔ ａ ａ ｉｙ ｏｆ
中图 分 类 号 ： ６ ． ４ ＴＭ ４ Ｕ６ ４ １ ； ７ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｐ Ｅｌ ｃ ｒ ｃ Ｐｒ ｐ ｌ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｏｐ ｒ ｔｏ ｉ ｌ ｔｏ ｆ Ｓ ｉ ｅ ｔ ｉ ｏ ｕ ｓｏ ｙ ｔ ｍ
ｗａ ｅｏ ｍ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｃ ｕ ｒ ｄ ｖ ｌ ｇ ｉ ｎ ｌ ａ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｗａ ｅｅ ｒ ｎ ｆ ｒ ｖ ｆ ｒ ａ ａ ｙ ｉ ｆａ ｑ ｉ ｏ ｔ ｅ ｓｇ ａｓ ｒ ｏ ｄ ｃ ｅ ｈ ｏ ｇ ｖ ｌｔｔ ａ ｓ ｏ ｍ． Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｄｃ ｔ ｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ
船舶永磁同步推进电动机的基于滑模变结构的SVM-DTC方法
第38卷第2期上海海事大学学报Vol.38 No.2 2017 年6 月Journal of Shanghai Maritime University Jun. 2017D01：10.13340/j. jsmu. 2017. 02. 014 文章编号：1672 - 9498(2017)02-0072-05船舶永磁同步推进电动机的基于滑模变结构的SVM-DTC方法范辉\周志丽2，汤天浩2(1.上海电机学院，上海201306; 2.上海海事大学物流工程学院，上海201306)摘要：为解决船舶电力推进系统在螺旋桨负载受到风浪干扰时的稳定性问题，采用永磁同步电动机 (Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM )作为推进电动机，在空间矢量调制（Space Vector Modulation，SVM)方法和直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC)方法的基础上，提出一种基于滑 模变结构的SVM-DTC方法.通过Simulink搭建模型进行船舶工况仿真，对推进电动机的转速和电 磁转矩进行分析.仿真结果表明采用滑模控制的船舶电力推进系统具有很好的静态、动态特性和鲁 棒性.关键词：船舶电力推进；永磁同步电动机（P M S M);空间矢量调制（S V M);直接转矩控制（DTC);滑膜控制中图分类号：U665.13 文献标志码：ASliding mode-based SVM-DTC method ofship permanent magnet synchronous propulsion motorsFAN Hui1, ZHOU Zhili2, TANG Tianhao2(1. Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China；2. Logistics Engineering College, ShanghaiMaritime University, Shanghai 201306, China)Abstract：To improve the stability of the ship electric propulsion system when the propeller is suffering wind and wave disturbance, Permanent Magnet Synchronous Motors ( PMSMs) are used as propulsion motors, Space Vector Modulation (SVM) method and Direct Torque Control (DTC) method are considered ,and the sliding mode-based SVM-DTC method is proposed. A model is constructed to simulate different working conditions of ships by Simulink, and the rotational speed and the electromagnetic torque of propulsion motors are analyzed. The simulation results prove that the ship electric propulsion system based on sliding mode control is of good static and dynamic characteristics and robustness.Key words ：ship electric propulsion ；Permanent Magnet Synchronous Motor ( PMSM) ；Space Vector Modulation (SVM) ；Direct Torque Control (DTC) ; sliding mode control收稿日期：2016-07-13 修回日期：2016-09-08基金项目：上海市自然科学基金（l5ZRl4198〇0)作者简介：范辉（1973—），男，上海人，高级工程师，研究方向为电动机与控制，（E-mail)fanhui@ sdju. edu. cn;场天浩（1955—)，男，江苏南京人，教授，博导，博士，研究方向为电力传动与控制、船舶电力推进系统等，（E-mail) thtang@ shmtu.第2期范辉，等：船舶永磁同步推进电动机的基于滑模变结构的SVM-DTC方法73〇引言永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)因其功率密度大和控制简便等优 点，逐步取代传统的电励磁同步电动机[1_4]，特别是 采用永磁材料可以方便地构成低速电动机，用作船 舶电力推进电动机来驱动螺旋桨负载[5_6].随着大 功率变频器空间矢量调制（Space Vector Modulation, SVM)技术和直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC)方法的发展[7]，采用SVM-DTC技术能直接控 制同步电动机的转矩，具有优越的静、动态调速性 能[8].然而，船舶航行时会受到风浪扰动，也可能遇 到螺旋桨受阻或脱落等特殊工况[9]，仅采用DTC会 因参数变化和外部扰动加大电动机的转矩脉动，影 响系统性能和运行稳定.本文针对上述问题，提出一种基于滑模变结构 的SVM-DTC方法.引人滑膜控制（Sliding Mode Control，SMC)器来取代 DTC 中的转速 PI调节器 ，构成 SMC与DTC集成的控制方法，实现船舶PMSM的变 频调速，并通过建模与仿真，验证在风浪扰动下船舶 推进控制的鲁棒性.1船舶电力推进系统结构与建模船舶电力推进系统一般由电动机、变流器和螺 旋桨负载组成.本文采用PMSM作为推进电动机，通过采用SVM的电压型逆变器调速.1.1船舶PMSM的DTC系统结构传统的PMSM的DTC利用磁链和转矩滞环比 较器控制磁链和转矩实现对电动机转矩的直接控 制[9]，其优点是没有电流闭环，也不需要旋转坐标 变换，缺点是磁链、转矩脉动大增.这种系统可采用 基于空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的DTC，即SVM-DTC[10].图1是基于P I调节的PM SM SVM-DTC系统原理图.该系统包括速度PI调节器、磁链转矩估算模图1基于P I调节的PMSM SVM-D T C系统原理图块、预期电压矢量计算模块、SVPWM模块和理想电 压源型变频器.3nTe=(1)式中：尺为电动机转矩，N •m;〃p为电动机极对数; b为电动机的直轴电感，H;穴为定子磁链，Wb;A 为永磁铁在电阻绕组中产生的磁链幅值，Wb;5为 定子磁链与转子磁链的夹角，rad.由式（1)可知，转矩7；正比于sin 5.因此，可以 设计一个P I调节器，控制定转子磁链角变化量A0.转矩角增量A5是由A7；经过P I调节器的比例环节 计算得到的：暂态时，A5突变，引起突变;稳态时，A7； = 0，A5 = 0，A0 = %7；，利用P I调节器的积 分作用维持定子磁链与转子磁链同步旋转.这里，％ 为定子角频率，7；为采样时间.1.2 PMSM在轴下的数学模型d^d.U d=+ R s l d⑵d%.U q=+R s l g⑶^d~+(4)l= Lqh(5)Te= nv(i，d-i，q)(6)_ T Tnn~ e L(V)式(2)和（3)为定子的电压方程，式（4)和（5)为定 子的磁链方程，式（6)为电磁转矩方程，式（7)为运 动方程，其中为转子旋转的电角速度，md/s;圪 为定子绕组每相电阻，11;/为转动惯量；八为负载转矩.1.3螺旋桨数学模型根据螺旋桨的工作原理，螺旋桨的推力P和转 矩r p为P= KvPn2DA(8)Tv= KM pn2D5(9)式中:p= 1 025 kg/m3为海水密度;〃为螺旋桨转 速，r/min;i)为螺旋桨直径，m;Kp和分别为推力系数和扭矩系数，是进速比/p的函数.P e= P(l -t)(10)Fp= F(1 -切）(11)式中为船的有效推力；' 为螺旋浆相对水的速 度;F为船速^和w的值由经验公式求出.船舶在静水中的运动方程是74上海海事大学学报第38卷R= l-pV2S(C f + ACf + C r)式中:m是船舶质量，t;/是船舶阻力，N;A：是附水系 数J为船体表面积为摩擦阻力系数;为兴波阻力系数.由此，可建立船-桨模型的结构框图见图2,其 中虚线部分是风、浪的干扰[11].图2船-桨模型的结构框图2 S M C方法在PM SM SVM-DTC系统中，转速调节通常采用 经典的P I控制器.然而，在船舶电力推进系统中螺 旋桨负载会随着外界干扰发生变化，传统的P I控制 难以获得很好的调节性能.一些现代控制方法（如 SMC方法)被引入，以加强系统的鲁棒性[13].2.1滑模速度调节器的设计本文采用SMC器取代P I速度调节器，并引入 一种新型的趋近律，由终端吸引子与系统状态变量 的幂函数组成[13].终端吸引子的表达式为- xtq/p,p> q> 0(13)式中七是状态变量^和9为设计参数.已知初始状态A(〇)，对式（13)两边同时进行 积分，可求出系统到达平衡点& =〇所需的时间为则有]_Te ~Th(17)(xx\/ ~ nP(Te - Th)/J\^2/\- nv Te/J)取d^//，p d r/ck，得系统状态空间方程为(18)r：)-(0l)n+f0卜(19)\x2i\〇0/ \x2)\ - D!选择线性滑模面s:=cxl + x2(20)对其求偏导，得dTe(21)S= C：+_ C X^ _dt结合新型控制率设计速度控制器，可得T e=去 l(CX2 + S Ui^ U Jb sq/p)dt(22)由式(22)可知，该速度控制器的输出为转矩，它的3个分量都经过了积分器滤波，这样可以减弱 抖振现象，提高系统的稳定性和精确度.要按照一定的顺序设计SMC器的各参数.首先 设定a和6的值，这是因为从式（22)可以看出a和 6是指数，会导致状态变量变化迅速.逐渐增大a和 6的值直到系统出现抖振，得到a或6的上限值.为 防止出现抖振，a和6在这个值的基础上适当减小 一点.参数c作为一个比例系数，会影响系统进入滑 模面后的收敛速度.参数^和&分别为变指数趋近 律系数和变终端吸引趋近律系数，取值不宜过大，否 则会增加滑模抖振现象.最后决定参数P和9的值 (与变终端吸引趋近律的收敛时间的关系比较大).本文选取/2.2稳定性分析新型趋近律的表达式为^- k\x\b sq/p(15)式中:a，^，6和A:是设计参数，p和g都为正奇 数且P >g，s>〇，A：>0;Z是系统的状态变量，且 |z|=〇^为滑模面；为变指数趋近律; -釗刻％w为变终端吸引趋近律.选择PMSM的状态变量为^(16)X2 ==~C O式中:是给定速度^是实际速度.根据PMSM的运动方程（忽略黏性摩擦系数）证明：选择Lyapunov方程为F⑴=//2 (23)对其进行微分，可以得到V(s)= ss= - s\x\a s2 - k\x\b s(p+q)/p(24)由于P为偶数，则<0.显然，该趋近律满足滑模到达条件.又由系统微分方程d! + (25)解得= co* - c o= c0e~c t(26)其中C。
船舶电力推进动态负荷仿真系统的设计
ｐ ｒｓ ｓｗｅｌａ ｏ ｐ ｃｆ ｒ ｂ ｅ ｎ ｏｕ ｉｎ ｆＭａ ｉ ｅ Ｅ ｅ ｔ ｃ Ｐ ｏ ｕｓｏ ｎ ｍｉ ａ ｉ ｌｔ ｎ Ｓ ｓ ｍ． ａｔ ．ａ ｌ ｓ ｓ ｍｅ ｓ ｅ ｉ ｃ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ａ ｄ ｓ ｌ ｔ ｓ ｏ ｒ ｌ ｃｒ ｒ ｐ ｌｉｎ Ｄｙ ａ ｃ Ｌ ｄ Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｙ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｏ ｏ ｅ
６ ０Ｖ、５Ｈ 、１ｋ 低 速大 功率 永 磁 同步 电机 和对 ９ １ ｚ１ Ｗ
的环 保 指标 ， 而具 有很 大 的市场 潜力 ， 预测 为 民用 被
船舶装备的主流¨ 。到 目前为止 ， Ｊ 国内在船舶电力
推进方 面研究 还极 其滞 后 ， 究 单位 只有 少数 几家 ， 研 研究 内容 主要 围绕 推进 电机 和变 频技术 。 国内众多 船 厂 和船公 司对 各种 新 颖 推 进 装 置缺 乏 了解 ， 营 经 理 念还 比较 落后 ， 造船 的关键 技 术完 全是 国外 的 ， 因 而迫 切需要 研究 船舶 电力 推 进 的相 关 技术 ， 为今 后 航 运 和造船业 的发 展做 积极 准备 。 通 过系统仿 真 的方 式来 研究 多样 化 推进 电机 的 运行 特 』和推 进效 率 ； 生 研究 低 速 变频 装 置 ； 究 各种 研
ｌ ｉｉｉ ｆ ｘｂｌｙ．ｒｌ ｂｌ ｙ ｌａ ｎ ｓ ，ｅｅ ．Ｔ ｅｅ ｒｈｏｌ ｒｎ ｌｃｒ ｒｐ ｌｉｎｂ ａ ｓｏ ｔｍ ｉ ｌｔ ｎｉ ａｉ ｅ ｔ ｅｉ ｉｔ ，ｃｅ ｎ ｅｓ ｔ． ｏｒｓａｃ ｌｍａｉｅｅｅ ｔ ｃｐｏ ｕｓｏ ｙｍｅ ｎ ｆｓ ｅ ｓｍｕａｉ ｓａｆ ｓ－ ａ ｉ ｉ ￣ ｏ ｅ
基于模糊滑模速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统研究
基于模糊滑模速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统研究唐文俊;李成阳
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统广泛应用于推进电机的转速调节,但是在推进负载受到外部扰动时,系统的动态响应速度和稳定性仍然不够理想。
本文提出一种基于模糊滑模速度调节器的新型船舶推进电机矢量控制系统,并在Matlab/Simulink中建立了模糊滑模速度调节器以及整个矢量控制系统的仿真模型。
仿真结果表明,和基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统相比,采用该控制系统的异步电机在电机转速调节时拥有更快的响应速度和更小的超调量,并且对负载的转矩波动具有较强的鲁棒性。
【总页数】5页(P44-48)
【作者】唐文俊;李成阳
【作者单位】海装广州局驻广州地区第二军事代表室;武汉船用电力推进装置研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U664.14
【相关文献】
1.基于滑模速度控制器的永磁同步电机矢量控制系统性能研究
2.基于模糊自适应速度调节器的异步电机矢量控制系统研究
3.基于滑模的感应电机无速度传感器矢量控制
4.基于滑模控制的永磁同步电机矢量控制系统研究与仿真
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基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真
随着现代航运业的快速发展，船舶的精确调速控制变得越来越重要。
电力推进系统是一种现代化的推进系统，其优点是调速系统精度高、控制灵活，适用于各种类型的船只。
滑模控制是一种经典的非线性控制方法，其强鲁棒性和适应性适用于各种环境下的船舶推进控制，因此成为船舶调速系统中的一种重要的控制方法。
本文将介绍一种基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真。
首先，建立船舶电力推进模型。
该模型包括电动机模型、电子控制器模型、电力变换器模型、螺旋桨模型和阻力模型。
其中，电动机模型采用等效电路模型，电子控制器模型采用电压反馈控制模型，电力变换器模型采用三相桥式结构，螺旋桨模型采用B-series模型，阻力模型采用Oswald系数-兰道方程式。
然后，设计滑模控制器。
滑模控制器是一种非线性控制器，可以克服系统的不确定性和外界干扰。
其基本思路是引入滑动模式面，让系统在该面上运动。
本文采用了基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法，该方法可以通过引入扩张状态观测器来提高系统鲁棒性和精度。
最后，进行仿真实验。
在Matlab/Simulink中建立上述船舶电
力推进模型，并将自适应滑模控制器导入。
然后，采用HALT 与Voyage两种场景下的仿真平台进行实验。
实验结果表明，
基于滑模控制的船舶电力推进调速系统可以实现高精度、高鲁棒性控制，并且在不确定性和外界干扰的情况下表现出很好的适应性。
总之，本文介绍的基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真，为现代船舶调速控制提供了一种有效的方法。
该系统可以在各种复杂环境下对船舶进行精确控制，提高船舶的安全性和经济性。
根据目标要求，需要列出相关数据并进行分析。
以下是一些可能涉及的数据类型：
1. 市场销售数据：包括销售额、销售量和销售趋势等数据。
通过对销售数据的分析，可以了解产品的市场竞争力、市场份额和销售趋势等，从而为企业制定市场营销策略提供依据。
2. 用户数据：包括用户数量、用户属性、用户需求等数据。
通过对用户数据的分析，可以了解用户群体的特征和需求，从而为企业开展市场推广和产品改进提供依据。
3. 财务数据：包括收入、利润、资产负债表、现金流量表等数据。
通过对财务数据的分析，可以了解企业的财务状况、经营能力和效益情况，从而为企业制定财务管理策略提供依据。
4. 竞争对手数据：包括对手的市场份额、产品定位和营销策略等数据。
通过对竞争对手数据的分析，可以了解对手的竞争水平和市场定位，从而为企业制定竞争策略提供依据。
5. 产品生命周期数据：包括产品研发、市场推广和产品成熟期等数据。
通过对产品生命周期数据的分析，可以了解产品的研发时间、市场稳定时间和产品的盈利周期，从而为企业制定产品开发和管理策略提供依据。
根据不同数据的性质和采集方式，需要选择不同的数据分析方法。
例如，如果是销售数据，可以采用趋势分析和市场份额分析来确定产品的市场表现。
如果是用户数据，可以采用聚类分析和卡方检验来确定用户群体的特征和需求。
如果是财务数据，可以采用比率分析和趋势分析来确定企业的财务状况和经营能力。
如果是竞争对手数据，可以采用对手分析和SWOT分析
来确定对手的竞争水平和市场定位。
如果是产品生命周期数据，可以采用生命周期分析和投资回报率分析来确定产品的开发和管理策略。
总之，数据的分析能够提供给企业决策者更多的信息和依据，帮助企业更好地进行市场营销、产品开发和财务管理等工作。
通过不同数据分析方法的选用，更有利于企业实现整体竞争力，提高企业的市场地位、效益和盈利水平。
随着数据分析技术的提升，越来越多的企业开始在业务决策中应用数据分析方法。
下面以中国移动的数据分析为案例进行分析。
中国移动是中国最大的移动通信运营商，数据流量的统计和分析一直是他们非常关注的问题。
通过对用户的流量数据进行深度分析，中国移动可以更好地了解用户的需求和使用习惯，从而制定更科学的业务营销策略。
首先，中国移动采用数据挖掘算法对大量用户的数据进行分析，获取用户的购物信息、位置信息和社交网络行为等数据，进而为企业的精准营销和推送提供了有效的决策支持。
通过对用户数据的分析和挖掘，中国移动推出了定位精准、用户画像的精准推送产品，服务实现精益化，并实现用户价值最大化。
“大
数据”分析让企业的营销趋势更加直指用户，能够让企业具有更高的迅速响应能力。
其次，中国移动依据数据分析的结果，制定了相应的业务改进策略。
通过数据分析，中国移动发现其3G用户流量使用率较低，针对该类用户的使用习惯进行了深度分析，发现用户更关注流量的实际用途和服务质量，以及后续的收费问题。
针对上述问题，中国移动推出了3G节省套餐，有效地提高了3G用
户的流量使用率和满意度。
数据对运营商的监督和管理能力起到了积极的推动作用，更好地优化和调整业务模式，提高了企业的竞争力。
从案例可以看出，数据分析在企业中的作用十分重要。
通过大数据的收集、处理和分析，企业可以获取客观的、真实的市场信息，有针对性地开发新产品、制定营销策略和优化顾客体验, 可以在激烈的市场竞争中占据优势，并提高企业的经营效益和竞争力。
同时，在数据分析的过程中，企业必须注重数据的真实性、准确性和及时性，确保分析结果的可靠性和有效性。
共同实现企业和用户双方核心需求的匹配和智能匹配，进而实现双方的价值和利益共赢。