收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

船舶电力推进同步电机控制系统设计研究

李新文  
【摘要】: 近几十年来,随着电力电子器件的飞速发展和大功率交流调速技术的日趋高性能化,船舶电力推进以其空间配置灵活、机动性能好、推进效率高等优点,正在成为船舶动力装置的主要发展方向。我国在船舶电力推进起步较晚,在舰船综合电力推进系统及相关技术方面还比较落后,因此积极开展对电力推进的研究势在必行。船舶电力推进系统的鲁棒性和操纵性与推进电机控制密切相关。由于推进电机系统受外部负载扰动、对象建模不充分和非线性动态等不确定性的影响,要获得高性能的转速控制系统,必须研究先进的控制策略以解决这些不确定性的影响,使系统具有较好的跟踪性能和鲁棒性。 本文以某电力推进船舶为研究对象,对其电力推进控制系统展开研究设计。针对推进电机模型中变量的非线性耦合,模型参数不确定性和外界扰动等问题,在电机数学模型及调速控制器设计等方面,进行了比较深入的理论分析和仿真研究。主要研究内容概括如下: 1.以某电力推进船舶的参数为依据,对螺旋桨特性及船桨相互作用展开了分析,并计算了舰船在不同航速下的船舶阻力。根据该电力推进船舶的相关参数及计算出来的船舶阻力,对推进系统的主要设备如推进电动机、变频器等进行了设备的选型以及参数计算,考虑到六相同步电动机在大功率高性能传动领域的优越性,本文以六相同步电动机作为船舶的主推进电机。 2.根据所选定的六相同步推进电机以及电力推进的调速要求,在对各控制方法进行比较的基础上,确定以气隙磁场定向控制作为推进电机的控制策略。建立了适合气隙磁场定向控制的六相凸极同步电机的数学模型,并对各个矢量控制环节进行了设计。 3.考虑六相同步推进电机的非线性以及外界干扰,设计了以同步电动机矢量控制技术为核心,采用电流环、转速环双闭环控制的船舶电力推进同步电机控制系统,并对系统中各环的PID控制器进行了动态设计。由于常规PID控制无法解决系统稳定性与准确性之间的矛盾,为提高推进系统调速范围内的静态和动态性能,改善系统的抗干扰能力,增强系统的鲁棒性,设计了基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制器。 4.在上述理论研究及系统设计的基础上,对所设计的船舶电力推进同步电机控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,与传统的PID控制系统相比,本文设计的基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制器结构简单,自学习、自适应能力强,具有良好的跟踪性能和抗干扰能力。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U664.14

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 祁亮;多机并车联合动力装置综合实验台的设计和试验研究[D];武汉理工大学;2012年
2 曹中才;船舶电力推进系统监控平台的研究与设计[D];武汉理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘勇,丛望;螺旋桨负载特性动态仿真实验的研究[J];船电技术;2002年04期
2 李志,于飞,曹彦,宋庆国;国外大功率船用推进变频器的发展状况[J];船电技术;2004年04期
3 张启平;罗勇忠;郭国才;芮江;;新一代航母电力推进系统技术展望[J];船电技术;2006年06期
4 寇宗坤;目前两种中压变频器方案的比较[J];电气传动自动化;2001年02期
5 杨鸣;谢卫;;电压型逆变器供电六相同步电动机计算机仿真[J];电气技术;2007年07期
6 郑为民,王勇;电力推进发展的主要原因及历程概览[J];航海技术;2004年03期
7 云峻峰,黄仁和,赵建华;现代舰船电力推进设计走向[J];舰船科学技术;2003年01期
8 郭国才;军船电力推进技术研发概况[J];舰船科学技术;2003年01期
9 赖延辉;张晓锋;李槐树;张成胜;;舰船电力推进电机性能剖析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年01期
10 金焘;;国外舰船电力推进技术发展概况[J];上海造船;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 姚文熙;多电平六相同步电机变频调速全数字控制技术研究[D];浙江大学;2005年
2 吴茂刚;矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王兴伟;十二相同步电动机交交变频调速系统的研究[D];华中科技大学;2005年
2 郝英;六相同步电动机特性仿真的研究[D];上海海事大学;2006年
3 徐东昊;潜器全方位推进器主轴控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
4 代科;六相电励磁同步电动机的矢量控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵婷婷;贾明全;丁慎言;;开关磁阻调速电机驱动挤出机的方法[J];工程塑料应用;2006年04期
2 范程华;朱武;;专家PID温度控制在高真空磁控溅射镀膜机中的应用研究[J];合肥师范学院学报;2009年03期
3 胡龙军;陈一波;陶吉利;;基于神经网络参数自整定PID控制的应用[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年06期
4 沈亚斌;赵涛;陈桂;;过程控制系统课程教学改革的探索与实践[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年06期
5 杨玉东;刘保连;;基于模糊滑模控制器的PMSM伺服系统[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
6 邵呜;刘家军;潘剑怀;;D.S.C变频调速系统的全模电实现及低速模型的改进[J];安徽工学院学报;1992年04期
7 郭兴众;;直接转矩控制中无速度传感器技术的现状及发展[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期
8 李敏;陈其工;江明;;基于零矢量插入的矢量细分的PMSM直接转矩控制研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年01期
9 江辉;陈飞;;异步电机矢量控制系统的建模与仿真[J];安徽冶金;2011年01期
10 曹文霞;汪永华;钱多德;;基于RBF神经网络整定PID的PMLSM控制研究[J];安徽农业大学学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 黄洪艺;彭侠夫;;一类非仿射非线性系统的H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 卢子广;谭峙;;采用异步发电机和PWM整流器的42伏汽车发电系统的一种电压控制策略及分析模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 卢子广;纵葵花;;采用爪极同步发电机和PWM整流器的汽车发电系统的高性能控制设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 王旭光;孙衢;;基于模糊免疫控制的PI调速器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 陈翠;孙衢;王旭光;;基于EKF的感应电机无速度传感器控制系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 王争光;金建勋;郭有光;詹跃东;朱建国;;基于SVPWM的永磁同步电机控制系统模型仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 朱熀秋;郝建欣;张伟霞;潘伟;刘贤兴;;无轴承异步电机两种磁场定向控制系统设计与性能分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 周渊深;朱希荣;;同步电动机变频调速系统的二自由度内模控制研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 沈海龙;船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立飞;基于ARM的三相交流异步电动机调速系统研究[D];华中农业大学;2010年
2 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
3 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
4 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
5 苗晋玲;基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计[D];南昌航空大学;2010年
6 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
7 苏鹏;带式输送机起动制动一体化自动控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 于振涛;矿用液压支架搬运车辆结构设计与液压驱动系统性能研究[D];山东科技大学;2010年
9 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
10 高圆圆;基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈伯时;;交流电机变频调速讲座 第一讲:异步电动机的变压变频调速原理和稳态特性[J];变频器世界;2008年02期
2 隋琳,张维竞;CODAD推进系统准稳态建模方法及运行性能分析[J];船舶工程;2004年01期
3 唐斌,薛冬新,宋希庚;双机并桨船舶推进轴系扭转振动分析[J];船舶工程;2004年02期
4 吴兴星;周瑞平;孙逊;;500t渔政船双机并车轴系扭振计算研究[J];船舶工程;2009年06期
5 孟健;马捷;;异型双机并车控制策略及离合器模型研究[J];船舶工程;2009年S1期
6 栾胜利;;船舶电力推进技术的发展[J];船电技术;2009年04期
7 黄明强;电涡流测功机的正确选型与合理使用[J];车用发动机;1994年04期
8 刘伟;陈大跃;周炎;;V型夹角对CODAD联合推进系统扭振激励的影响研究[J];柴油机;2007年05期
9 于洪亮,段树林,陈刚;船用主机的选型[J];大连海事大学学报;2004年04期
10 赖伟林;安莎莎;张辉;;TMS320C6713并行自举的巧妙实现——自身烧写[J];电子技术应用;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 巫影;浮筏减振降噪理论研究及仿真[D];武汉理工大学;2002年
2 李嘉全;浮筏系统的振动主动控制技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;船舶复杂推进轴系扭振机理及计算软件研究[D];武汉理工大学;2011年
2 羌凌飞;基于PCI总线的软件无线电系统研制[D];南京航空航天大学;2009年
3 毛欢;双柴油机并车仿真研究与实验分析[D];上海交通大学;2011年
4 唐斌;双机并桨复杂分支轴系扭转振动计算[D];大连理工大学;2003年
5 张伟;船舶电力推进仿真研究[D];武汉理工大学;2003年
6 汪正良;基于FCS的电力推进船舶的综合监控系统[D];上海海事大学;2004年
7 刘波;船舶电力推进及船机桨工况配合[D];武汉理工大学;2005年
8 张晨光;船舶电力推进教学系统的研究[D];大连海事大学;2006年
9 许冬晨;船舶轴带发电机逆变器并联运行控制策略研究[D];大连海事大学;2008年
10 张全来;船舶电力推进监控系统研究[D];华中科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁明文;SiC材料与器件[J];半导体情报;2001年02期
2 K.玛根斯,张春甫;Permasyn—永久磁铁励磁的潜艇推进用同步电动机[J];船电技术;1994年04期
3 曹澜;从船级社来看舰船电力推进[J];船电技术;1998年05期
4 石艳,梅端经,郭国才;英国综合全电力推进战舰的发展动态[J];船电技术;1999年06期
5 徐惠明;永磁电机的发展[J];船电技术;2002年02期
6 李先林,樊印海,李芳;电力推进中的永磁同步电动机及其控制[J];船电技术;2003年06期
7 戴勇,解锦辉;十二相同步电动机的数学模型及仿真[J];船电技术;2004年02期
8 李昌斌;电力推进船的动力系统建模与仿真[J];船电技术;2004年03期
9 张敬南,丛望;基于SIMULINK的六相双Y绕组同步电动机的仿真[J];船电技术;2005年01期
10 张波;王坚强;丁望来;;永磁同步电机矢量控制系统中主要信号的检测方法[J];船电技术;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王勇;矩阵变换器的空间矢量调制、系统集成及应用研究[D];浙江大学;2005年
2 张军明;中功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 冯永军;全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 汤新舟;永磁同步电机的矢量控制系统[D];浙江大学;2005年
3 吴爽;船舶调距桨推进装置及其控制系统的建模与仿真研究[D];大连海事大学;2006年
4 吴明;船舶电力推进建模及仿真研究[D];武汉理工大学;2006年
5 叶军军;基于模糊控制的永磁同步电机矢量控制系统的研究[D];武汉理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董季兰;;论同步电机转变为 d、q、O 轴系统的等效电机[J];太原理工大学学报;1964年02期
2 许国清;任鹏;倪万元;;同步电机的噪声治理[J];电机技术;1983年02期
3 陶桂林;魏厚培;李小瑞;张清;开岗生;;轧钢主传动电机阻尼条故障的修复[J];武钢技术;2006年04期
4 李文宇;;同步电机热计算与通风计算[J];船电技术;2007年02期
5 李春林;;同步电机稳定性能仿真分析[J];电机与控制应用;2008年06期
6 柳萌;方静欢;王正;张能;;考虑饱和效应凸极同步电动机矢量控制[J];电力电子技术;2011年05期
7 徐怡;;非零初始值的同步电机暂态过程分析[J];电机与控制学报;1980年03期
8 李宝金;;国外中小型同步电机发展概况(一)[J];电机与控制应用;1983年04期
9 李崇坚;交交变频正弦波型自控同步电机传动系统的分析[J];冶金自动化;1984年01期
10 顾新园;丁云峰;张爱玲;;单板机在同步电机参数检测中的应用[J];电机与控制应用;1991年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛峰;王洪波;;同步电机无位置传感器驱动稳定性分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
2 李深;杨斌;朱宏林;高丕国;;同步电机转子位置角的计算及应用[A];2010年全国轧钢生产技术会议文集[C];2010年
3 傅自清;李俭君;;同步电机负载励磁电流的确定[A];四川省电工技术学会第七届学术年会论文集[C];2003年
4 傅自清;李俭君;;同步电机负载励磁电流的数值计算方法[A];四川省电工技术学会电机、电测专业委员会2002年学术年会论文集[C];2002年
5 唐志平;;同步电机自励磁状态空间分析[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
6 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
7 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
8 胡彦奎;陶彩霞;;无阻尼绕组式感应同步电机做步进运动状态时的动态仿真[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
9 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;基于三电平IGBT变流器的同步电机调速系统[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
10 孙清泉;胡坤;;大功率变频调速ACS6000传动系统在济钢冷轧厂中的应用[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 沈忠;交交变频同步电机调速系统获殊誉[N];科技日报;2004年
2 夏杰生;轧机主传动改造和节能有新途径[N];中国冶金报;2006年
3 晓强 刘俊勇 杨可 雷霞;大型发电机绕组电气故障分析[N];中国电力报;2005年
4 ;《电机学》[N];中国图书商报;2003年
5 付长虹;发电设备迎新机遇 得标准者得市场[N];中国工业报;2007年
6 郝红;变频器发展六大特征[N];中国电力报;2003年
7 广东 梁仲华;WQP-900型洗碗机 电路原理与检修[N];电子报;2004年
8 邵珍珍 本报记者 胡唯元;自动化让冶金如此简单[N];科技日报;2005年
9 湘文;湘潭电机3月产值突破亿元大关[N];中国工业报;2007年
10 世淮;变频器发展趋势浅析[N];中国电力报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴轩钦;电励磁同步电机双三电平矢量控制系统研究及其应用[D];中国矿业大学;2011年
2 王磊;电励磁同步电机无传感器控制检测技术研究[D];中国矿业大学;2012年
3 张卓然;新型混合励磁同步电机特性研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 符晓;电励磁同步电机低开关频率控制技术研究[D];中国矿业大学;2011年
5 田淳;无位置传感器同步电机直接转矩控制理论研究与实践[D];南京航空航天大学;2002年
6 李浩;大功率三电平变换器关键技术及同步电机传动控制系统研究[D];中国矿业大学;2010年
7 郭亮;新型同步电机的分析与优化研究[D];浙江大学;2006年
8 温志伟;基于数值分析的大型同步电机内温度场的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
9 姚文熙;多电平六相同步电机变频调速全数字控制技术研究[D];浙江大学;2005年
10 王松;永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李新文;船舶电力推进同步电机控制系统设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李亚楠;三级式同步电机变频交流起动/发电系统的研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 王琼芳;选矿厂磨矿系统球磨同步电机励磁控制系统的数字化改造[D];电子科技大学;2010年
4 蒋晓玲;同步电机故障运行的计算机算法实现[D];上海交通大学;2010年
5 沈锡全;变频器并联供电的同步电机调速系统研制及性能研究[D];华中科技大学;2009年
6 贾成禹;BSG混合动力汽车同步电机磁场定向控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 李春风;船舶电力推进系统数字化设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 孙立瑛;基于场路结合算法的同步电机电磁计算软件包的研制[D];哈尔滨理工大学;2004年
9 李超锋;单元串联式多重电压型高压变频在同步机调速上的研究与应用[D];武汉科技大学;2011年
10 张思艳;基于DSP的弱混合动力汽车电机驱动控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026