船舶电力系统是一个较为复杂的电力系统,在海上航行时,其外界环境较为恶劣,会对船舶的稳定状况产生影响。随着科技的发展,对系统的稳定性和出现故障后快速的恢复能力要求越来越高,船舶电力系统的转速控制和电压控制已成为研究的重点方向。燃气轮机功率密度大、污染小、转速快、启动速度快,是作为原动机的理想选择。为了提高船舶电力系统的稳定性和动态性能,本文以燃气轮机为原动机对船舶电力系统整体进行建模,应用MATLAB鲁棒控制工具箱求取H_∞控制器,并模拟船上负载的动态变化,观察仿真波形,研究动态性能。本文首先参考了单轴燃气轮机的Rowen模型,建立燃气轮机的控制模型,并对模型进行了必要的化简,忽略了温度控制和加速度控制环节。设计H_∞转速控制器,对负载进行突变,研究燃气轮机的调速特性,并与PID控制器进行对比。其次利用派克方程对同步发电机的模型进行相应的简化,并依照工程实际情况建立数学模型。采用无刷励磁方式,建立同步发电机调压系统的整体模型。选择加权函数,应用MATLAB编写M文件求取H_∞电压控制器,通过对负载的调节来观察端电压和励磁电压的动态响应曲线,并与PID控制方法进行对比。然后设计H_∞综合控制器,H_∞转速控制器是假定电压固定不变来设计的,H_∞电压控制器是假定转速固定不变时设计出来的,在实际运行条件下,转速和电压相互影响。所以将燃气轮机调速系统和同步发电机的励磁系统综合为一个整体,调控负载的变化来观察转速、电压等指标的仿真曲线。最后应用设计的H_∞综合控制器来搭建燃气轮机发电机组并联的系统模型,两台发电机组参数完全一致,让其中一台发电机组带动100%静态负载运行,稳定后并入另一台发电机组,应用MATLAB软件进行仿真,观察动态特性。从仿真图中可以看出,在对负载进行变化的过程中,设计的H_∞控制器都能在保证系统稳定的前提下,对转速、电压等指标进行快速的调节,且满足对各项指标的控制要求。