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1.主动悬架控制模型的建立车辆悬架系统是一个多输入多输出的系统。
它具有整车、1／2车辆和1／4车辆模型。
根据本文研究的性质和为了研究的方便，以车辆1／4模型作为研究对象(图1)，它是一个二自由度的线性系统。
根据图1所示，主动悬架系统的运动方程为式中：M b为1／4车身质量；M w为车轮质量；U为控制器产生的作用力；K t为轮胎刚度；x0为路面的扰动输入；x1为车轮垂直位移量；x。
2为车身垂直加速度。
其状态方程与输出方程可写成如下形式：取状态变量X=(x2-x1，x。
2，x0—x1，x。
1)T作为状态变量，把系统运动方程写为矩阵形式：选取Y=[x。
2，x2-x1，x0—x1，k t(x0—x1)]T为输出变量。
这样主要考虑研究车辆平顺性时比较方便，故选取车身垂直加速度x。
2、悬架的动扰度x2-x1、车轮的跳动量x0—x1和车轮动载荷k t(x0—x1)为输出变量。
故得输出矩阵根据现代控制理论，对系统方程寻求控制U使二次型目标函数取最小值的问题就是二次型最优控制问题。
在悬架的设计中，必须综合考虑轮胎的接地性、车身的加速度及悬架的动挠度。
线性二次型最优控制可以借助加权系数，对各种性能指标进行综合考虑，取，为LQG控制器的性能指标。
在此三项的平方和中，以车身加速度x。
2为基准，系数取1，q1，q2的值是相对x。
2来说的，分别是轮胎动位移和悬架动挠度的加权系数。
根据最优控制理论，式(5)写成标准二次型的形式式中：Q为状态变量的加权矩阵，R为控制变量的加权矩阵。
其中这里，q l和q2为加权系数。
矩阵Q的大小与轮胎动位移加权系数q1和悬架动挠度加权系数q2有关，q l和q2取不同的值就意味着对不同的分量加不同的加权系数。
当某个分量要特别约束时，我们就可以增大此分量的权系数，若此分量对所要研究的问题影响无足轻重时，则可以设它的加权系数为零。
因此，正确选取加权矩阵的值是十分重要的，不同的加权系数对系统的特性具有不同的影响。
基于LQR的二级倒立摆控制系统研究摘要倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的高阶不稳定系统，它是检验各种新的控制理论和方法有效性的典型理想模型。
在其控制过程中，能有效地反映诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多关键问题。
本文主要研究二级倒立摆LQR控制方法。
首先建立了二级倒立摆的数学模型，然后对二级倒立摆的数学模型进行控制设计，应用遗传算法确定系统性能指标函数中的加权阵Q，R得到系统状态反馈控制矩阵。
最后，用MATLAB进行了系统仿真。
在几次凑试Q矩阵值后系统的响应结果都不尽如人意，于是采用遗传算法对Q矩阵优化。
仿真结果证明：经过遗传算法优系统响应能更加满足设计要求。
关键词二级倒立摆；LQR控制；遗传算法Research on double inverted pendulum controlsystem based on LQRAbstractThe inverted pendulum is a typical high order system, with multi- variable, non-linear, strong-coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control process, pendulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, follow-up and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pendulum LQR. First of all, the mathematical model of the double inverted pendulum is established, then make a control design to double inverted pendulum on the mathematical model, and determine the system performance index weight matrix Q, R by using genetic algorithm in order to attain the system state feedback control matrix. Finally, the simulation of the system is made by MATLAB. After several test matrix Q value the results are not satisfactory response, then we optimize Q matrix by using Genetic Algorithm. Simulation results show: The system response can meet the design requirements effectively after Genetic Algorithm optimization.Key words Double inverted pendulum; LQR control; Genetic Algorithm.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2倒立摆设备简介 ..................................... 错误!未定义书签。
FLNG-LNGC 并靠外输系统参数对双体水动力性能的影响王文华，邸晓宁，齐月才，黄一（大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024）摘要：针对FLNG 关键技术的并靠外输问题，本文基于频域波浪势流理论建立FLNG 单体和FLNG-LNGC 双体水动力模型，并且结合上海交通大学水池模型实验和经典文献结果验证了数值算法的准确性。
在此基础上，深入讨论了FLNG 并靠外输系统单浮体水动力特性和双浮体的耦合作用。
进一步通过改变系统参数（间距、装载状态、波浪入射方向和水面阻尼）建立不同的并靠外输模型进行参数敏感性分析，并且对FLNG-LNGC 双船间水体共振规律进行探索。
关键词：并靠外输问题；双体水动力模型；数值验证；系统参数；共振规律中图分类号：O352文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1007-7294.2021.01.007Influence of parameters of side-by-side offloading system on hydrodynamic performance of FLNG and LNGCWANG Wen-hua,DI Xiao-ning,QI Yue-cai,HUANG Yi(School of Naval Architecture,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)Abstract ：For the side-by-side offloading problem of FLNG,hydrodynamic models of a single FLNG and an FLNG-LNGC based on wave potential theory in frequency domain are created in this paper.With the data of experiments compared with those of classic literatures,the accuracy of the numerical method in this paper is validated,based on which the hydrodynamic characteristics of the single FLNG and the FLNG-LNGC during side-by-side offloading operation are analyzed.Finally,by further changing the parameters of the side-by-side offloading system (such as distance,loading conditions,wave directions,viscous damping of free surface and so on),the resonance phenomenon of interactive hydrodynamics is detailedly discussed.Key words:side-by-side offloading problem;FLNG-LNGC hydrodynamic model;numerical validation;system parameters;resonance phenomenon 0引言为了解决传统海洋天然气开发存在的问题，浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Liquefied Nat⁃ural Gas System,FLNG)因其自身的优势从众多方案中脱颖而出。
穿浪双体船T型水翼状态反馈H∞控制器设计
张松涛;孙明晓;梁利华;姜见龙
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2014(000)010
【摘要】穿浪双体船在海洋中高速航行时，纵向运动会对其性能造成不利影响，产生的垂向加速度使乘员晕船，设备短期失效。
为了解决此问题，首先建立穿浪双体船纵摇和垂荡运动模型，然后运用切片理论求解运动方程中的水动力系数，将随机海浪作为外界干扰，以T型水翼为纵向运动稳定装置，进而建立带T型水翼的穿浪双体船纵向运动模型。
最后以90 m长的穿浪双体船为研究对象，利用状态反馈H∞控制策略设计控制器，对船体的纵摇和垂荡进行仿真实验。
结果表明：状态反馈H∞控制器可有效地减小船舶纵向运动，降低晕船率，为减小高速船纵向运动提供可靠实用的方法。
【总页数】5页(P78-82)
【作者】张松涛;孙明晓;梁利华;姜见龙
【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】U661
【相关文献】
1.PID控制器与状态反馈控制器MATLAB教学实例设计 [J], 张栋
2.基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船姿态控制 [J], 任俊生;杨盐生
3.基于微分对策的最优状态观测器和最优状态反馈控制器的设计 [J], 年晓红;曹莉
4.极点配置状态反馈控制器的设计 [J], 王俊伟;于新海
5.基于扩张状态观测器和非线性状态误差反馈设计自抗扰振动控制器 [J], 陈文英;褚福磊;阎绍泽
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第一章绪论近年来，越来越多的双体船占据了民用和军用船舶市场。
它们新颖的外观、独特的综合性能受到世界各国的瞩目。
据外电报道，美国海军新近欲按计划接收一艘高速双体船：“海上斗士”号，此消息再一次引起了人们对双体船的关注。
1.1双体船的概况与发展趋势1.1.1双体船的概况人类最早使用双体船是由于发现将两艘船横向连接在一起，可以从内河到海上航行而不容易翻船，早期曾将这种方法用在帆船上，建造了双体帆船，这种帆船在海上可以承受较大的风浪。
在此基础上，人们又发现双体船与同样吨位的单体船相比，具有更大的甲板面积和舱容，因此而被用于货船。
20世纪60年代后，随着海上高速客运的迅速发展，高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于豪华装饰而被普遍看好，成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。
典型的高速双体船由两个瘦长的单体船（称为片体）组成，上部用甲板桥连接，体内设置动力装置、电站等设备，甲板桥上部安置上层建筑，内设客舱、生活设施等。
高速双体船由于把单一船体分成两个片体，使每个片体更瘦长，从而减小了兴波阻力，使其具有较高的航速，目前其航速已普遍达到35-40节；由于双体船的宽度比单体船大得多，其稳定性明显优于单体船，且具有承受较大风浪的能力；双体船不仅具有良好的操纵性，而且还具有阻力峰不明显、装载量大等特点，因而被世界各国广泛应用于军用和民用船舶( 。
1.1.2双体船的航海性能图1-1双体船的航海性能1.1.3双体船的发展趋势为进一步改善高速双体船的综合性能，人们在高速双体船的基础上派生了若干新型的双体船型。
（1）小水线面双体船和穿浪双体船的派生所谓小水线面双体船，是由潜没于水中的鱼雷状下体、高于水面的平台（上体）和穿越水面联接上下体的支柱三部分组成，其优点在于水线面面积较小，受波浪干扰力较小，在波浪中具有优越的耐波性。
另外，还具有宽阔的甲板面和充裕的使用空间。
但也存在船体结构复杂，对重量分布较为敏感等问题。
基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计
LQG（Linear Quadratic Gaussian）是一种控制器设计方法，可
以对系统进行模型预测并校正其误差。
在许多控制系统中，如飞行器、机器人和船舶控制中，LQG被广泛使用。
本文将介
绍如何利用LQG设计穿浪双体船垂向运动控制系统。
穿浪双体船是一种在海上供应、救援和游览等方面常用的船舶。
在大浪中运行时，船体会上下起伏，这会影响船体的垂向运动。
因此，在穿浪双体船的设计中，垂向运动控制系统至关重要。
下面介绍如何使用LQG设计这个系统。
首先，我们需要建立一个船体的数学模型。
我们可以使用基本的物理原理和海洋工程学方程来建立该模型。
船体的状态变量包括船头倾斜角、船首运动速度、船首运动加速度等。
根据船体动力学方程，我们可以列出状态空间模型的公式和状态传递矩阵A。
然后，我们需要确定系统的输出变量。
在垂向运动控制系统中，船体的响应速度和倾斜角度是最关键的变量。
我们可以将它们作为系统的输出变量。
接下来，我们需要设计控制器。
LQG是一种最优控制器，它
最小化状态变量和控制变量之间的加权平方误差。
这些权重通常由工程师根据系统需求和性能指标确定。
最后，我们需要实现系统。
我们需要将控制器设计成硬件的形式，并将其集成到船体的控制系统中。
此外，我们还需要对控
制器进行调试，并对系统进行测试。
在实际应用中，穿浪双体船垂向运动控制系统应该充分考虑海况变化的影响。
这通常需要包括传感器以及实时采集和处理数据的软件算法。
此外，良好的控制系统应该是实时的、响应快速的和鲁棒性强的。
总之，LQG是一种有效的控制器设计方法，可用于设计穿浪
双体船垂向运动控制系统。
通过合理的控制器设计和系统实现，我们可以减缓船体在大浪中的不稳定性，提高船体的安全性和稳定性。
在穿浪双体船垂向运动控制系统中，需要对相关数据进行分析以优化系统的设计和实现。
以下是一些常用的数据和其分析方法：
1. 海况数据
海况是决定船体垂向运动的最重要因素。
因此，在设计穿浪双体船垂向运动控制系统时，需要考虑不同海况的影响。
浪高、波长、波速等参数都会影响船体垂向运动特性。
通过实时采集和处理海况数据，并将其纳入控制系统中，可以提高船体的稳定性和安全性。
2. 船体惯性数据
船体的惯性数据包括质量、惯性矩、转动半径等。
通过合理的船体惯性数据，可以减小船体的振动和摇晃。
此外，船体惯性数据还可以帮助控制系统进行更准确的模型预测和误差修正。
3. 传感器数据
传感器数据可以帮助控制系统实时监测和响应船体的垂向运动。
常用的传感器包括倾斜角度传感器、加速度传感器、陀螺仪等。
通过将传感器数据与控制器进行实时反馈，可以优化控制系统的响应速度和精度。
4. 控制系统数据
控制系统数据包括控制器的状态、控制效果等。
通过实时监测控制系统数据，并对其进行优化，可以提高控制系统的稳定性和鲁棒性。
5. 性能指标数据
性能指标数据可以直接反映控制系统的性能水平。
性能指标包括系统的响应速度、控制精度、能耗等。
通过对这些指标进行实时监测，并对其进行优化，可以提高控制系统的总体性能水平。
综上所述，在穿浪双体船垂向运动控制系统中，我们需要对不同类型的数据进行分析，以优化控制系统的设计和实现。
只有在充分考虑并优化这些数据因素的情况下，才能提高系统的性能水平并确保船体的稳定性和安全性。
穿浪双体船垂向运动控制系统在海上平稳航行中具有重要的作用。
下面以某航运公司使用的穿浪双体船为例，分析该船垂向运动控制系统的设计和实现，总结其优缺点及改进方向。
该船采用的垂向运动控制系统主要包括船体动力源、舵机、传感器和控制器。
该船配备了高精度传感器，能够实时监测船体的运动状态，并向控制器提供反馈信号。
运用高速数字信号处理器设计的控制器，能够实时响应传感器信号并控制舵机，使得船体的垂向运动得到稳定控制。
该系统的优点在于，采用了现代控制技术，结合高精度传感器和高速数字信号处理器，能够实时响应船体的垂向运动，精度和稳定性表现出色，可以应对多种复杂的海况。
此外，该系统配备了多重保护措施，包括故障自检、传感器故障保护、手动系统备份等，可以有效避免突发情况的发生，确保乘客和货物的安全。
但缺点是，该系统需要消耗大量的能源，其能耗与控制精度成反比，这将导致较大的能源消耗和碳排放。
此外，该系统对于不同海况的响应速度可能存在差异，有可能出现瞬时控制失效的情况。
因此需要在控制器的算法和传感器的选择方面进行优化。
综上所述，穿浪双体船垂向运动控制系统的设计和实现对于海上平稳航行具有重要的作用。
当然，其优化仍有不足之处，需要在算法方面更加精细地优化，采用更节能的控制方案，同时扩大数据的采集范围，提升系统的鲁棒性，以满足更为严苛的航行需求。
