摘要
近年来，随着制造水平和控制技术的不断提升，电力推进技术在船舶领域的应用逐渐扩大。本文对基于永磁同步电机的船舶电力推进系统进行建模，并加入了滑模控制对其进行研究。永磁同步电机以其高功率密度、高运行效率、控制方法简单有效、响应速度快和高可靠性等优点备受关注。然而，由于船舶在运行过程中属于非线性系统，并且会受到多个复杂的因素影响，如船体形状、船舶质量和惯性分布、水动力特性、风浪影响等，这使得基于PI控制的电力推进系统在应对干扰和保持系统稳定性方面存在局限。 因此，本文提出了一种基于新型滑模趋近律的组串式滑模控制系统，该系统结合了永磁同步电机的矢量控制原理，并通过滑模速度控制器、负载跟踪器和滑模观测器的协同作用来实现控制。并结合某小型电力推进船舶数据，使用Matlab构建了电机驱动模型、螺旋桨负载模型和滑模控制模型，并进行了详细的仿真运行和分析。值得注意的是，船舶推进系统中螺旋桨作为负载与永磁同步驱动电机相互作用，对系统的稳定运行有所影响。为此，本文结合敞水实验数据，并考虑了波浪流的影响，构建了螺旋桨的数学模型。最后，将上述控制系统、驱动电机和螺旋桨的模型综合在一起，构建了完整的船舶电力推进系统模型，并采用改进的滑模控制策略进行仿真运行和分析。研究结果表明，所提出的滑模控制策略具有较快的响应速度和较强的抗干扰能力，显著改善了船舶电力推进系统的控制性能，具有重要的实际意义。
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