基于模型预测的调距桨控制器设计与研究

调距桨属于舰船推进装置，其液压系统用于改变桨叶的螺距角度，使舰船在航行时可以灵活地改变航速、航向。为了解决调距桨达到指定信号时，超调量过大、响应时间过长的问题，对调距桨液压系统进行抽象建立数学模型，采取模型预测控制（MPC）的算法，对系统输出结果和跟踪信号进行分析，实时滚动优化控制器参数，最终设计出基于模型预测的调距桨控制器。在Matlab/Simulink环境下根据调距桨的实际运行工况，选择跟踪信号和阶跃信号两种情形下对MPC和PID控制器进行对比仿真实验。结果表明，MPC比PID控制器具有更好的准确性和响应速度，累积误差明显小于PID控制器。该控制器能够使调距桨快速达到预期响应，航行的及时性得到保证，可满足调距桨控制系统应用要求。