水面船航向最优控制与闭环增益成形算法的比较分析

将自适应最优PID控制算法与闭环增益成形算法在频域角度进行理论分析,引入船舶模型进行仿真分析比较,得出闭环增益成形理论的适应式鲁棒PID算法控制效果优于自适应最优PID控制算法理论,为水面船在选择控制算法时提供参考。     

考虑未知死区输入的船舶鲁棒自适应动力定位控制

为解决动力定位船舶的模型结构和参数不确定、执行伺服系统的死区非线性问题,基于Backstepping方法提出了一种具有死区补偿机制的鲁棒自适应动力定位控制算法。该算法采用鲁棒神经阻尼技术对模型不确定性进行逼近,同时引入平滑的死区逆模型对死区输入进行补偿,以确保动力定位船舶能够稳定地保持在期望的位置和航向。基于Lyapunov稳定性理论证明了所提出算法能够保证闭环控制系统中相关误差变量满足半全局一致最终有界收敛。通过对比仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于响应面法的鲁棒可靠性研究

本文将鲁棒可靠性理论与响应面法相结合,提出了一种计算复杂系统的鲁棒可靠性的数值算法,由于不用计算导数,计算相对比较简单,可有效提高计算效率,从而拓宽了鲁棒可靠性理论的应用范围.同时,对鲁棒可靠性的指标进行了改进,提出了鲁棒可靠性因子的概念,使凸模型更好地与已知的信息相结合,在一定程度上克服了原有鲁棒可靠性理论上的不足.数值算例表明所提出的方法在计算复杂系统鲁棒可靠性的有效性.     

简化的鲁棒自适应自动舵控制算法设计

为研究船舶航向非线性系统的自适应跟踪控制问题,在考虑舵机伺服系统特性的情况下,提出一种简化的鲁棒自适应神经网络动态面控制算法.采用RBF神经网络逼近模型不确定性,简化自适应参数调整方法,解决了动态面控制自适应参数过多的问题.该算法设计的控制器复杂性低且只有1个在线调整自适应参数,易于工程实现.该算法可以保证闭环信号的渐近稳定,使航向跟踪误差任意小.仿真结果验证了控制器的有效性.     

启运港退税的航线网络鲁棒优化

为解决未来启运港退税政策扩围后启运港的选择和运输网络优化问题,基于港口容量限制和未来运输需求的不确定性,通过将启运港的因素考虑到内支线集装箱运输网络的优化中,分析支线间的多式联运问题,建立鲁棒优化模型,并使用情景分析法对不确定性参数进行描述。论证得出:鲁棒优化模型可有效降低支线网络中启运港的选择风险;使用粒子群-蚁群算法对鲁棒优化模型的求解及仿真证明该算法和鲁棒优化模型的有效性。     

基于动态面的船舶航向自适应神经网络控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应神经网络控制器。该方法通过引入一阶低通滤波器,消除了反步法设计中由于反复对虚拟控制的求导而导致的复杂性问题,同时还避免了控制器可能存在的奇异值问题。利用Lyapunov设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹,还能跟踪误差通过控制器的设计参数加以调整。     

船舶航向非线性系统的自适应动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器.由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单.所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐近跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整,同时该算法还能克服可能存在的控制器奇异值问题.数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性.     

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GD-FNN和参考模型的无人艇航向鲁棒自适应控制

为使无人艇在复杂环境干扰下能按希望要求改变航向,本文设计了一种基于广义动态模糊神经网络和参考模型的鲁棒自适应控制器.首先针对因环境干扰产生的不确定干扰项基于广义动态模糊神经网络建立了无人艇运动控制的逆动态模型,设计了模糊神经网络的自适应率以进一步调整神经网络权值,并结合无人艇运动控制模型的参考模型设计了无人艇航向鲁棒自适应控制器,然后通过Lyapunov稳定性理论,证明了基于该控制器的无人艇航向控制系统的稳定性,最后采用半物理仿真实验验证了该控制方法的有效性和准确性.     

一类非线性自适应系统的稳定性研究

针对非线性系统,提出加入自适应控制规律后系统的稳定性分析方法,利用Lyapunov稳定性理论进行分析,证明所设计的自适应控制器是收敛的,具有很强的鲁棒特性和抗扰动能力.通过Matlab仿真软件验证白噪声扰动情况下自适应控制系统的稳定性能.     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

船舶航向非线性系统的模型参考模糊自适应控制

考虑船舶航向控制系统模型中存在不确定非线性函数，并假设该函数是连续的，在以模糊系统对该函数进行逼近的基础上，利用Lyapunov理论，提出了一种新的模型参考模糊自适应控制算法。其特点是，无论取多少条模糊系统规则，自适应学习的参数只有一个，便于工程实现，而且还确保闭环系统渐近稳定，并使系统的模型跟踪误差为零。最后以远洋实习船“育龙轮”为倒，进行了船舶航向模型参考模糊自适应自动舵设计，并利用Matlab工具箱进行了仿真研究，结果证明该算法十分有效。     

基于ESO和动态逆的欠驱动船舶航迹跟踪控制设计

针对欠驱动船舶航迹跟踪控制问题,考虑船舶动态不确定性、未知时变外部扰动和速度不可测的情况,将输出重定义方法、扩张状态观测器(extended state observer, ESO)和动态逆控制方法相结合,设计欠驱动船舶航迹跟踪控制律。输出重定义方法用来解决系统欠驱动问题；构造ESO,估计由船舶动态不确定性、未知时变外部扰动以及船舶各自由度运动状态变量间的耦合构成的总扰动和船舶速度；基于上述,采用动态逆控制方法,设计航迹跟踪控制律,使欠驱动船舶跟踪期望航迹,并保证航迹跟踪闭环控制系统所有信号最终一致有界。以一艘欠驱动船舶为例进行仿真研究,仿真结果验证了所设计的航迹跟踪控制律的有效性和优越性。     

未知时变扰动和输入饱和下的智能船舶鲁棒非线性控制

复杂海况下环境多变并且船舶具有多耦合、强非线性的特点，针对智能船舶定位控制问题，考虑在未知时变扰动和输入饱和约束之下船舶的定位控制问题，结合非线性扰动观测器提出一种带辅助动态系统的鲁棒非线性控制算法。通过Lyapunov理论证明了所提出的非线性扰动观测器与控制器结合后闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。利用非线性扰动观测器对环境中存在的海浪扰动进行有效的估计处理。最后，通过仿真验证了所提出的控制算法不仅能保证船舶期望的位置和艏向，而且提高了控制速度，具有较好的控制性能。     

船舶智能照明系统控制逻辑解析

随着"工业4.0"和"中国制造2025"的到来,船舶智能化已成为大势所趋。集成通讯设施的发展以及新型传感器的应用,改变了传统意义上的船舶控制方式。该文通过研究照明分电箱内部元件的组成以及应用新型传感器,开拓了新型的照明控制体系,形成船舶照明系统智能化的雏形,并奠定更高级智能照明的基础。     

基于领导跟随的船舶航迹控制

无人艇协同编队控制具有重要的军事和商船应用前景。利用多智能体聚集模型,基于leader-follower的目标跟踪,实现了含有模型不确定性与未知海浪流干扰项的多无人艇协同编队控制。采用单隐层神经网络逼近船舶整体未知项和环境干扰,引入一阶滤波器代替反步计算中的微分项,显著减少了计算量。利用时-空解耦方法,各船舶通过交互航迹参数信息,间接实现分散协同编队控制。利用Lyapunov稳定性分析方法,证明闭环系统所有状态和信号收敛于一有界集。通过选择合适参数,可使控制精度误差范围为任意小,仿真结果验证了控制算法的有效性。     

船用阀门遥控控制系统的设计

船舶营运的过程中需要借助于对管系中的阀门进行开、闭控制,来实现船舶正常姿态和货物正常装卸,如果阀门控制发生故障,将对人员生命安全和船舶正常营运产生重大影响。为此,开发了船用阀门遥控控制系统,根据船舶规范及船舶自动化的要求设计出基于组态软件和PLC的控制系统,编写了相应的PLC程序和人机界面程序。     

Backstepping的船舶运动RBF-NN稳定性控制研究

针对船舶运动的非线性模型,设计了一种船舶航行的稳定性控制算法。首先将被控系统分解成与系统阶数相同的子系统,然后利用Backstepping技术,分别为每个子系统设计虚拟控制律,迭代得出虚拟输入控制律,其中的非线性未知函数用RBF-NN逼近,随着迭代次数的增加利用一阶低通滤波器解决计算量膨胀问题。最后通过Lyapunov第二判断法分析验证控制系统的稳定性,基于MATLAB仿真试验,结果表明该方法能够实现船舶航行的稳定性控制。     

浅谈以NSM规则理念规范海事船舶管理的可行性

本文结合福州海事局所属海事船舶在管理中以NSM规则为指导,建立并运行海巡艇安全管理体系的做法,提出运用NSM规则理念规范海巡艇管理的新思路,旨在进一步提高海事船舶"管用养修"的水平,真正做到海事船舶管理的"规范化、制度化、标准化"。     

ISS-based robust adaptive fuzzy algorithm for maintaining a ship＇s track

This paper focuses on the problem of linear track keeping for marine surface vessels. The influence exerted by sea currents on the kinematic equation of ships is considered first. The input-to-state stability （ISS） theory used to verify the system is input-to-state stable. Combining the Nussbaum gain with backstepping techniques, a robust adaptive fuzzy algorithm is presented by employing fuzzy systems as an approximator for unknown nonlinearities in the system. It is proved that the proposed algorithm that guarantees all signals in the closed-loop system are ultimately bounded. Consequently, a ship＇s linear track-keeping control can be implemented. Simulation results using Dalian Maritime University＇s ocean-going training ship ＇YULONG＇ are presented to validate the effectiveness of the proposed algorithm.