基于闭环增益成形的鲁棒PID算法及在液位控制中的应用

基于闭环增益成形算法给出鲁棒 PID算法 ,并将之应用于水箱液位的控制中。比较本文鲁棒 PID算法和文献 [1 ]模糊控制算法的仿真结果 ,得出前者的控制性能优于后者 ,同时具有良好的鲁棒稳定性。本文提出的鲁棒 PID算法简单、实用。     

基于遗传算法和分数阶技术的水下机器人航向控制

[目的]自主式水下机器人(AUV)在海洋资源勘探、水下设备检修、水下搜救等领域发挥着重要作用,是探索海洋、开发海洋资源的重要工具。AUV的航向控制是其完成水下作业任务的基础。目前国内工程上多使用常规整数阶PID(比例、积分、微分)控制器进行航向控制,但该方法存在鲁棒性较差和参数整定复杂的问题。[方法]针对以上常规航向控制方法的不足,提出一种基于分数阶PID技术的航向控制器,并结合遗传算法完成控制参数自动整定,以提高控制器的实用性。分别对试凑法整定整数阶PID参数、基于遗传算法整定整数阶和分数阶PID参数的3种航向控制器进行算法仿真对比。[结果]结果表明:基于遗传算法整定分数阶PID参数的航向控制器相较于其他2个控制器,在上升时间与稳态误差基本相当的情况下超调量显著减小。[结论]说明基于遗传算法整定参数的分数阶水下机器人航向控制算法有效并具有优越性。     

蚁群优化PID的船舶逆变器控制

船舶逆变器是一种具有强耦合的非线性系统,为了提高船舶逆变器的控制精度,设计了基于蚁群优化PID的船舶逆变器控制方法,首先对当前船舶逆变器控制的研究现状进行分析,找出当前控制方法存在的缺陷,然后建立船舶逆变器的PID控制器数学模型,并采用蚁群算法对PID控制器的参数进行在线整定和优化,最后采用仿真测试对蚁群优化PID的船舶逆变器控制方法进行验证性分析,本文方法获得十分理想的船舶逆变器控制结果,尤其在受到外界干扰时,其船舶逆变器控制优越性更加明显。     

OceanInfo平台中舰船操纵运动控制研究

针对 OceanInfo平台中的舰船运动控制,研究舰船在航向保持中的混沌运动及其控制问题。基于 PID控制方法的简单性和有效性,应用 PID控制进行平台中的舰船混沌运动的有效控制和航向保持,对其控制参数难以确定的问题,提出改进的动态混沌粒子群优化（PSO）算法进行控制器参数整定并进行仿真实验。实验结果表明：本文提出的改进优化算法能够实现 PID参数的优化整定,其结果能够更为有效地进行舰船航向保持及混沌运动控制,且方法简单、容易编程实现。     

OceanInfo平台中舰船操纵运动控制研究

针对Ocean Info平台中的舰船运动控制,研究舰船在航向保持中的混沌运动及其控制问题。基于PID控制方法的简单性和有效性,应用PID控制进行平台中的舰船混沌运动的有效控制和航向保持,对其控制参数难以确定的问题,提出改进的动态混沌粒子群优化(PSO)算法进行控制器参数整定并进行仿真实验。实验结果表明:本文提出的改进优化算法能够实现PID参数的优化整定,其结果能够更为有效地进行舰船航向保持及混沌运动控制,且方法简单、容易编程实现。     

海上搜救系统中的云计算平台处理效率研究

基于云平台的海上搜救系统在遇险船舶搜寻、人员救助和搜救力量管理等方面发挥着越来越重要的作用。本文深入研究了遗传算法和蚁群优化算法的优缺点,在此基础上,提出了基于遗传和蚁群优化算法的任务调度策略,有效结合了遗传算法在全局搜索方面和蚁群算法在求解精度方面的优势,有效提高了云计算平台的处理效率。     

改进自适应遗传算法优化的船用增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法

[目的]船用增压锅炉的上锅筒水位由于航行中负荷的频繁变化,难以获得理想的控制效果。为了保证上锅筒水位的稳定,对大负荷扰动下的上锅筒水位控制方法进行研究。提出一种基于改进自适应遗传算法优化的增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法。[方法]将上锅筒水位偏差的速度和速度变化率引入S函数来设计滑模控制器,采用李雅普诺夫稳定性原理证明其稳定性。在此基础上,利用改进的自适应遗传算法优化滑模控制器。[结果]将改进的自适应遗传算法优化的增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法与传统的PID控制方法进行了对比分析。在响应斜坡扰动信号和阶跃扰动信号时,改进自适应遗传算法优化的滑模控制器均能够无差跟踪输入信号,其稳定时间比PID缩短5 s,超调量也小于PID。[结论]仿真结果表明,改进自适应遗传算法优化的滑模控制方法具有更优的控制效果。     

基于遗传算法优化的PID控制的穿浪艇喷水推进系统仿真研究

本文提出了用遗传算法优化PID控制参数的思路。以MATL AB为工作平台,利用它的仿真软件Simulink对穿浪艇的喷水推进系统进行运动数学方程建模;在此基础上,使用MATL AB的遗传算法工具箱GAOT编制了优化PID控制参数的程序,通过调节主机转速或喷油量从而间接改变主机功率Ps,实现了对喷水推进穿浪艇的控制。     

基于遗传算法的船舶柴油机转速控制系统仿真研究

以12E390V柴油机为对象,建立了柴油机简化传递函数和执行器模型.控制方法采用PID控制,并利用遗传算法优化控制器参数,对柴油机动态调速过程进行了仿真分析,并分别和Z-N(Ziegler-Nichols)法、ISTE最优设定法[1]这2种参数整定方法做了比较.结果表明遗传算法的性能远优于其它2种参数整定法.     

最小偏差法船舶调度

采用基于最小偏差法的遗传算法对迅隆公司船队航班安排模型进行优化,并与采用蚁群算法优化的结果进行对比,从优化结果可以看出:基于最小偏差法的遗传算法优化结果优于原方案及蚁群算法优化方案,因此在多目标优化过程中,采用合理的决策方法能得到更好的优化方案。     

基于遗传算法的核动力舰船蒸汽发生器水位PID控制研究

采用遗传算法对PID参数进行寻优,在搜索空间内获得全局最优点,将遗传算法和Z-N整定的结果作了比较,仿真结果表明,采用遗传算法能获得较好的控制效果,在蒸汽发生器水位控制过程中,可以采用遗传算法来优化PID控制器参数。     

基于遗传算法整定控制的柴油机调速系统研究

遗传算法是新型的、类似于模拟自然界中生物进化衍变过程的优化计算方法。其迭加算法准确, 在很多等领域得到广泛应用。本文以某型船用柴油机为对象,建立了柴油机控制系统的简化传递函数和执行器模型。采用PID控制,并利用遗传算法优化控制器参数,对柴油机动态调速过程进行仿真分析,和基于 Z-N（Ziegler-Nichols）法的参数整定方法做了比较,结果表明遗传算法的性能远优于传统的参数整定法, 对柴油机控制调速系统的性能有很大提高。     

改进PID控制优化算法的航行轨迹研究

航行轨迹是一个时变性非常强的问题,当前航行轨迹控制优化算法存在控制误差大,无法对航行轨迹进行实时跟踪和控制,为了提高航行轨迹控制精度,改善航行轨迹跟踪和控制的实时性,设计了一种基于改进PID算法的航行轨迹控制优化方法。首先对航行轨迹控制原理进行分析,采用PID控制器对航行轨迹进行优化和控制,然后针对PID控制器的参数优化问题,引入蚁群算法进行参数在线调整,满足航行轨迹时变性特点,最后在Simulink环境下对航行轨迹控制进行仿真模拟实验。结果表明,本文方法的航行轨迹控制精度完全满足船舶实际工作要求,大幅度改善了航行轨迹的实时控制效果,是一种精度高、速度快的航行轨迹控制优化方法。     

基于NURBS的球艏构型参数优化与分析

[目的]设计优良的球艏构型能够改变船舶在水中航行时的船艏兴波,对阻力产生影响来改善整个船体的阻力性能,为此需对球艏构型参数进行优化。[方法]基于球艏参数化表达和NURBS理论,对母型球艏构型进行数据点网格生成和定义点反算,根据参数优化需要,利用优化算法对定义点进行优化调整后,给出优化船型球艏,并利用CFD软件进行仿真计算,与母型构型进行阻力和波形对比,将以球艏重心为代表的球艏参数阻力特征直接体现到构型优化结果中。[结果]结果表明,借助于NURBS曲线可有效将球艏参数优化特征体现出来,方法形象直观,可显著提高球艏构型表示和优化的效率。[结论]该方法简化了整个优化过程,并取得预期的减阻效果。     

舰船耐波性优选几种方法的比较

本文分别介绍了基于双因素法、标准遗传算法和基于分配区间型进化算法的舰船耐波性优选方法，通过仿真对优选结果进行了比较，并给出了适合舰船耐波性优选的分配区间型进化算法的参数选择方案。     

船舶航速智能控制系统仿真

利用MATLAB建立了船舶推进系统的数学模型,采用传统的PID算法,并利用遗传算法整定PID参数,对某船航速控制系统进行了仿真分析.为反映真实情况,文章分别仿真了船舶在无干扰、5%、10%及20%干扰情况下航速及螺旋桨转速等参数的变化,仿真结果显示遗传算法整定PID参数用在船舶航速控制系统上是可行的.     

基于改进蚁群算法的多自主式水下机器人任务分配

[目的]以多自主式水下机器人(MAUV)执行海底地形勘察任务为背景,提出一种基于改进蚁群算法的MAUV最优任务分配算法。[方法]首先,建立任务分配问题模型;然后,针对基本蚁群算法进行改进。改进的蚁群由多个子群组成,通过对任务执行能力蚂蚁的选择方法、启发函数和全局信息素更新方式进行改进,以此提高算法的自适应能力和全局搜索能力,并在局部搜索中通过2-opt算法进一步加快最优解的收敛速度。[结果]Matlab仿真结果表明,改进的蚁群算法可以有效提高MAUV的任务分配效率,从而快速地平衡航行距离和能耗代价。[结论]研究成果可为MAUV海底地形勘察任务分配提供参考。     

遗传优化算法在船舶航向混合智能控制中的应用

本文分别研究模糊控制和遗传算法等智能控制算法在船舶航向控制中的应用。基于模糊控制理论,重新设计高效模糊控制器,该控制器具有实时性强、计算量低、节约存储及高效等优点。并且基于遗传算法,设计一种优化航向模糊PID算法,极大提高了自动舵的控制精度。最后通过Matlab中Simulink对控制器及算法进行仿真实验。     

基于高级遗传算法的船舶模型参数辨识

提出一种以二阶K-T方程为基础，并基于高级遗传算法的船舶参数辨识算法，能有效地保证了算法的收敛性和全局优化能力，避免陷入局部最优解。并引入噪声参数，再用基于多局部种群的遗传算法进行迭代计算，将残差白噪声化。最终将该方法与传统的广义最小二乘算法相比较，得到了较为理想的船舶参数。通过对采集的仿真数据和实际自动舵数据的辨识结果验证了该方法在实际工程应用中的可行性和有效性。     

水下机器人矢量推进装置液压系统参数优化设计

矢量推进装置能增加水下机器人在任意工况下的转向力和抗风浪摆荡能力。该装置采用3个并联液压回路驱动完成升降、回转和锁紧动作,为使液压系统能精准控制矢量推进装置,需要对其进行优化设计。液压系统元件参数采用遗传算法进行优化,可以同时进行多参数、多目标优化;液压PID控制参数采用克里金法进行优化,可以快速灵活地得到最优值,最后通过系统整体的软件仿真,验证参数优化结果的正确性。