基于SDM-H_∞的船舶汽发机组多指标非线性鲁棒控制.docx

基于SDM-H_∞的船舶汽发机组多指标非线性鲁棒控制
随着船舶运输领域的发展，船舶汽发机组也成为了船舶的重要组成部分。在船舶运输中，船舶汽发机组的控制对于船舶的性能和能源利用具有重要的影响。船舶汽发机组的多指标非线性鲁棒控制成为近年来船舶控制领域的研究热点之一。
本文针对船舶汽发机组多指标非线性鲁棒控制问题，基于SDM-H_∞方法进行控制设计和仿真分析。文章主要分为以下几个部分：首先介绍船舶汽发机组的基本结构和工作原理，并分析船舶发电系统的控制目标和指标；其次，以SDM为基础，采用H_∞控制器进行设计，实现船舶汽发机组的控制；最后，在Simulink中进行仿真分析，验证控制器的优化效果。
1、船舶汽发机组的基本结构和工作原理
船舶汽发机组是指将柴油机与发电机组合而成的发电设备。船舶汽发机组一般由柴油发动机、发电机、控制系统和附属设备组成。
船舶发电系统的工作流程如下：柴油机燃烧产生动力，通过发电机将机械能转化为电能，最终通过控制系统控制输出电能的电压、频率和功率等参数。在船舶发电系统中，控制的目标是在满足负载需求的前提下，保证电压、频率和功率等参数稳定可靠。
2、船舶发电系统的控制目标和指标
船舶发电系统的控制目标是保持电压、频率和功率等参数稳定可靠。电压的稳定性直接影响到负载的工作正常与否，频率的稳定性关系到电气设备的寿命，功率的稳定性则与供电安全有关。
在船舶发电系统的控制中，需要关注的指标包括：电压、频率、反馈控制效果等。电压稳定性指标主要有：输出电压的峰齐值、电池电压的波动、总谐波畸变率等。频率稳定性指标主要有：输出频率的稳定度、频率偏差等。反馈控制效果主要有：输出误差、过渡时间、振荡等。
3、SDM-H_∞方法控制船舶汽发机组
SDM-H_∞方法以SDM为基础，采用H_∞控制器进行控制设计。SDM方法可以将非线性问题转化为线性问题，从而减少了对问题的复杂性的处理。因此，SDM可以为复杂系统提供较好的控制基础。在SDM结构下设计出鲁棒控制器，从而减少外部干扰引起的系统不稳定性。
H_∞控制器在设计时可以考虑到控制器与被控对象之间的所有频率域参数，提高了控制器的鲁棒性和稳定性。在船舶发电系统中，由于被控对象是一个非线性多变量系统，且受到外部干扰的影响较大，因此采用SDM-H_∞方法能更好地保证控制器的效果和性能。
4、仿真分析
在Simulink中设计船舶发电系统模型，并通过SDM-H_∞方法设计鲁棒控制器，验证控制器的优化效果。在模型中设置负载变化模块，模拟负载在不同时间段的变化，验证控制器对负载的跟踪效果。
仿真结果表明，采用SDM-H_∞方法设计出的船舶发电系统鲁棒控制器对于外部干扰具有较好的鲁棒性能，能够有效抑制负载的变化对系统稳定性的影响。同时，本文提出的方法还具有较好的运算速度和控制精度，为船舶发电系统的控制提供了可行的思路和方案。
综上所述，本文针对船舶汽发机组的多指标非线性鲁棒控制问题，设计出了一种基于SDM-H_∞方法的控制方案，并在Simulink中进行了仿真分析。结果表明，该控制方案能够较好地满足船舶发电系统的控制需求，对于船舶的性能和能源利用具有重要的意义。