Backstepping在船舶航向自适应鲁棒非线性控制器设计中的应用

船舶航向控制器在船舶整体控制系统中发挥着重要作用,是船舶安全稳定航行的关键。考虑到航行过程中外界干扰具有诸多不确定性,以及船舶控制存在非线性,本文利用Backstepping的设计方法,结合自适应鲁棒控制,提出带有积分器的航向控制器控制方案,并应用到船舶航向控制器的设计中,仿真结果证明该方案下的控制器有效性良好。     

船舶航行速度高精度控制的数学模型研究

现有模型无法适应不同荷载的航速需求,存在着控制精度低、控制时延长的缺陷。为此,提出船舶航行速度高精度控制的数学模型研究。分析船舶航行速度影响因素,构建船桨系统、柴油机以及附加阻力数学模型,以此为基础,基于PID技术设计航行速度控制器,制定船舶航行速度控制规则,通过执行控制规则,应用PID控制器实现了船舶航行速度的高精度控制。设置干扰环境,准备实验对象相关数据,进行船舶航行速度控制仿真实验。实验结果表明,与现有模型相比,本文构建模型航速控制精度较高,航速控制时延较短,表明构建模型航速控制效果更佳。     

基于非线性反馈的航向保持控制器优化设计

随着航海技术的不断发展,海上运输贸易越来越多,在追求货运量的同时,船舶航行"清洁、安全、高效"问题越来越受到关注。为了使船舶海上航行时更加节能,本文利用非线性反馈技术对船舶航向保持控制器进行优化。船舶运动数学模型采用Norrbin简化的模型,基准航向保持控制器采用模糊自适应PID控制器,仿真实验环境为七级海浪,实验表明利用非线性反馈优化的控制器可以使船舶航行更节能,鲁棒性优良。非线性反馈技术设计简单,在船舶航向保持、航迹保持、轨迹跟踪等船舶控制领域都具有良好的应用效果。     

模糊自适应PID算法在导航中的应用

目前,能源价格提升且航道上船舶密度不断增大,急需提高船舶操作的精确度,以达到节约能源和安全航行的目的。本文分析船舶航行时的数学模型及PID控制器在船舶航行中的应用,综合分析船舶航行环境,最后设计出一种船舶航向PID控制器。     

船舶航行数据的远程集成采集方式

通过对船舶航行数据的远程集成采集,实现对船舶航行的状态监测,提出基于浮点DSP集成控制的船舶航行数据的远程集成采集系统设计方法,构建船舶航行数据采集的总体结构模型,数据采集系统的功能模块组成包括VXI全局总线模块、采集触发模块、数据传输模块、数据波束形成模块等,采用浮点DSP作为核心控制器,进行船舶航行数据的多重通道采集和信号输出设计,在波束形成器中输出采集的集成船舶航行数据。仿真测试表明,设计的数据采集系统能有效实现船舶航行数据采集,数据波束输出的响应能力较强。     

船舶直线航行控制技术综述

直线航行是船舶运行的重要形式之一，对于降低船舶运营成本，提高船舶航行效率、缩短航行时间具有重要的意义。然而，在实际航行中，直线航行会受到诸多因素的限制。首先，船舶的航迹模型具有较强的非线性特性，传统闭环控制策略很难处理这一复杂的系统；其次，船舶航行系统为典型的欠驱动系统，即此类系统的控制变量比控制输入的数量多，进而增大了控制器设计的难度；第三，通常情况下，船舶的运行环境较为恶劣，易受到风浪等因素（如航行中会受到风流压差角）的影响，从而导致船舶实际航迹偏离期望的航行路线。因此，设计高性能的航行控制器，保证船舶的直线航行、节约船舶运营成本具有十分重要的意义。本文主要介绍船舶航行的非线性模型和航行控制器设计中常用的理论技术，为实际中船舶航行控制器设计提供有价值的参考依据。     

模糊自适应PID控制算法在自航模运动控制中的应用

当前船舶制造和海洋航行迅速发展,对船舶的操纵性提出更高要求。为了模拟船舶在实际航行中的操纵性,通常建立自航模模型模拟船舶的横向运动和轴向运动。本文主要针对当前已有的自航模运动控制模型,引入模糊自适应PID控制算法模拟船舶的航行控制。通过建立自航模模型并对PID控制器和模糊自适应PID控制器进行仿真并比较,可以得知模糊自适应PID控制算法可以显著提高自航模的横向运动和轴向运动的响应速度及稳定性。     

非线性船舶航向自抗扰控制器的仿真研究

良好的航向操控对于应对船舶航行环境和突发情况具有现实意义。本文首先分析非线性船舶航向控制模型,在此基础上设计自抗扰控制器,并对其参数进行调整。最后与传统的PID控制器进行仿真对比,实验结果表明二阶自抗扰控制器能准确跟踪船舶,并且航向保持控制精度高。     

船舶运动奇异系统鲁棒H_∞估计仿真与分析

全球化的发展带动了航运事业的腾飞,而由于航道资源的有限性,人们对船舶的航行控制要求也越来越高。为了应对各种环境变化对船舶航行控制带来的影响,保证航行的安全,人们对船舶运动的研究也越加深入。常规的船舶运动奇异系统面临着多种不确定的因素。因此,本文采用鲁棒控制的方法,重点对船舶航行中遇到的非线性控制问题进行研究,通过对控制系统稳定性和鲁棒性的仿真研究,设计了一种新型的反馈控制器,实现了对航行轨迹的良好跟踪。     

基于数学模型的双桨船舶航向控制研究

目前在我国的港口贸易中,为了满足众多类型船舶的航行要求,需要设计一种高性能的航向控制器,来保证船舶的航向安全。一般情况下,可以采用双桨控制的方式,使得船舶在恶劣海况条件下依然拥有卓越的操控性能。本文主要通过建立数学模型,来模拟双桨船舶在水面上航向时的状态,并通过对航向控制器各项参数的优化,综合提升船舶的性能。通过仿真优化,可以发现双桨船舶的航向控制器能够始终提供稳定的动力,各项性能指标优秀。