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。     

精确反馈线性化在船舶航向保持器上的应用

现有的船舶航向保持器的设计大都采用Nomoto线性模型，而忽略了船舶操纵运动的非线性因素，因此航向控制的精度比较低。选择状态反馈精确线性化方法，将响应型船舶运动的非线性数学模型进行线性化，再利用基于闭环增益成形算法的鲁棒控制器进行控制，然后在Maflab的Simulink下进行系统仿真，仿真结果表明，所设计的基于闭环增益成形算法的控制器比基于LQR的控制器具有更好的控制能力。     

闭环增益成形算法在船舶自动舵中的应用

根据船舶自动舵闭环频谱要求,给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法,新算法从设计的根本上保证控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能,从理论上可推出船舶航向ＰＤ控制是新算法的特例,新算法设计过程简单,物理意义明显     

模糊控制在船舶智能控制中的应用研究

为解决船舶航行过程中的横向运动控制问题,本文提出一种基于闭环增益成形算法和T-S模糊算法的新方法。其中T-S模糊优化算法用来计算滚转和偏航的加权系数,并结合闭环增益成形算法,设计了鲁棒PID控制器对横摆和偏航进行控制,并将其组合成横向控制器。仿真结果表明,该控制器具有较强的鲁棒性和自适应能力,对船舶横向运动控制以及转向器的损失可以通过一个合理的加权系数来降低。本文提出的方法对船舶横向运动控制提供了一种新的理论,为实际工程中的应用提供了理论基础。     

强风中普通商船动力定位的研究

为实现普通商船在强风浪中的动力定位,首先采取艏找风控制,然后使船舶保持顶风静止.该文采用基于闭环增益成形算法和精确反馈线性化算法的航向保持非线性鲁棒控制器与基于闭环增益成形算法的速度鲁棒控制器.建立了船舶顶风状态的非线性数学模型,为反映船舶在顶风静止状态的舵效,提出了等效船速的概念并推导出其计算公式.对处在强风(8级以上)、浪等扰动中的非线性船舶运动数学模型进行仿真,仿真曲线表明通过对船舶运动进行非线性鲁棒控制,实现了强风中普通商船的动力定位.     

离散型闭环增益成形算法及其应用

将闭环增益成形算法推广到离散系统中去。分别用Z变换、差分反演法和双线性变换给出一阶、二阶和三阶闭环增益成形算法的离散形式，然后针对船舶航向保持问题，在Matlab环境中进行了仿真研究。仿真结果表明，航向保持的跟踪速度快、没有超调，当模型参数改变时，控制器具有一定的鲁棒性，说明离散型闭环增益成形算法是有效的。     

基于e-航海的船舶智能航行

针对e-航海背景下的船舶绿色、低碳航行问题，本文提出一种基于非线性反馈的闭环增益成形算法。首先阐述了e-航海技术与船舶智能航行之间的共性，以大连海事大学无人船艇“蓝信”号为船舶模型，在保持已有的闭环增益成形算法不变的基础上，引入正弦函数驱动的非线性反馈代替原有的误差线性反馈。仿真结果表明，基于非线性反馈的闭环增益成型算法控制器更加节能，符合e-航海的要求；闭环增益成形算法控制器设计简单，工程中易于实现。     

规则纵浪中船舶参数激励横摇运动的鲁棒控制

为有效控制船舶在参数横摇运动中的失稳状态,根据规则纵浪中船舶参数横摇系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器.采用精确反馈线性化方法将纵浪中船舶参数横摇系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器.在考虑不同的干扰和模型摄动情况后进行了仿真试验.仿真结果表明该控制策略对于船舶参数横摇系统十分有效,且鲁棒性能令人满意.算法的设计过程简单,物理意义明显.     

基于输入状态线性化的船舶航迹系统鲁棒控制及仿真

本文将Hoo环增益成形鲁棒控制与输入状态精确反馈线性化结合,针对船舶航迹控制系统的非线性数学模型,采用Nomoto船舶模型,给出了一种鲁棒控制器的设计方法。这种算法是对船舶航迹非线性系统进行输入一状态线性化的基础上,然后与闭环增益成形算法相结合而设计出来的控制律。以某船为对象,利用Matlab／Simulink工具箱对新的控制器进行数值仿真,结果表明该控制规律有比较理想的控制效果,在加入扰动后,该控制器能使船舶行驶在预设航迹上,对外界风浪干扰有较强的鲁棒性。     

基于闭环增益成型算法和改进粒子群算法的舰船航向控制

如今,海上航线的船舶密度不断提高,且船舶的动力性能更强,速度更快,在航线拥挤的地方往往会发生船舶碰撞事故。为了提高船舶的航行安全性,有必要针对船舶的航向控制技术进行优化。本文首先研究闭环增益成形算法和改进粒子群算法的原理,建立舰船航向控制过程的动力学模型,基于这2种优化算法对舰船的航向控制系统进行研究,有助于改进舰船航向控制水平。     

基于指数函数非线性反馈的船舶航向保持控制

为研究船舶航向保持控制问题,本文以“育鹏”轮为研究对象,建立了其非线性Nomoto船舶模型,设计了基于闭环增益成形算法的指数函数非线性反馈控制器,并以“育鹏”轮的非线性模型为被控制对象,用Matlab的Simulink工具箱进行系统仿真研究。系统仿真结果表明,建立的非线性Nomoto数学模型精度良好,设计的控制器进行船舶航向保持控制时效果优异,并且更节能。使用这种方法设计的控制器,可以很好地进行船舶航向保持控制,对今后的船舶运动仿真和控制器的设计具有重要意义。     

船舶航向保持的鲁棒神经网络控制

设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统.这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力、非线性函数映射能力和闭环增益成形算法的鲁棒性结合起来,改善了系统的鲁棒性能.这种方法设计过程简单,物理意义明显.     

船舶横摇运动中的混沌及其非线性简捷控制

为了描述并控制船舶横摇运动中的非线性随机现象,用混沌的Duffing方程刻画船舶横摇运动的非线性现象,符合程度较好,说明船舶在海浪作用下的运动在一定条件下可能产生混沌现象。采用精确反馈线性化和闭环增益成形算法相结合的非线性简捷控制方法控制船舶横摇运动中的混沌,取得了令人满意的控制效果,仿真结果验证了所设计的控制器具有良好的鲁棒性。     

基于混沌分析的船舶参数激励横摇运动及其减摇鳍控制研究

船舶参数激励横摇可能导致船舶的大幅度横摇运动,威胁船舶、货物和海上人命安全。为了减小参数激励带来的不利因素,通过李亚普诺夫指数和功率谱对船舶在规则纵浪中运动的稳定性进行分析。从而分析船舶参数激励横摇运动的产生机理,不仅分析了船舶参数激励横摇产生混沌现象的条件,而且确定出船舶参数激励横摇运动的安全与危险区域。然后基于Backstepping算法和闭环增益成形算法设计出减摇鳍控制器,并且在考虑一定的干扰后进行了仿真试验。仿真结果表明该控制策略对于消除船舶参数激励横摇系统的混沌现象是十分有效的,并且其鲁棒性能令人满意。     

基于闭环增益控制的船舶航向最优控制方法

船舶航迹与航向控制对于船舶航行安全性、稳定性有重要意义。为了提高船舶的航向、航迹控制水平,本文设计了一种基于闭环增益控制的船舶航向控制器。闭环增益控制是一种稳定性控制算法,在工业领域有非常广泛的应用。本文重点建立了船舶的运动控制模型,介绍了闭环增益控制器技术的原理与现状,并重点介绍了船舶航迹闭环增益控制器的原理。     

船舶航向保持静态抗饱和控制

针对船舶航向保持时,由于舵机速率与幅值饱和,导致闭环系统性能下降,甚至不稳定问题,提出了静态抗饱和控制算法.首先用线性系统理论求出的静态无约束控制规律,在控制器中加入幅度与速率饱和模型,再以最小化扰动到被调输出的非线性L2增益为目标,使控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而求出静态抗饱和补偿增益.设计的控制器简单,满足船舶航向控制精度和节约能源性能要求,解决了由于舵机速率饱和导致的闭环系统不稳定问题,最后通过仿真进行了验证.     

基于闭环增益成形算法和神经网络算法的船舶运动控制器设计

船舶的运动控制对于船舶航行的安全性和高效性至关重要,现代船舶向更加智能化、高速化的方向发展,对船舶运动控制提出了越来越高的要求。针对船舶数学模型的不确定性,本文采用神经网络对船舶进行运动控制。同时引入闭环增益成行算法,对船舶的运动进行闭环控制,以克服神经网络控制系统鲁棒性差的问题。选取某型船舶为研究对象,对本文设计的运动控制器进行仿真验证,仿真结果表明控制效果理想,且能够克服干扰。     

基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制

根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。     

浮船坞沉浮的智能控制

浮船坞沉浮的智能控制是一项综合的系统工程.利用船舶姿态控制和坞舱变形控制对船的沉浮进行智能控制.通过计算机和辅助设备对浮船坞沉浮全过程进行自动控制,并对沉浮的过程实行动态实时监控,减轻船员的操作强度,增加船舶的安全性.     

基于积分逆推法的船舶航向非线性鲁棒控制

为克服船舶航向控制系统中传统逆推设计方法因不确定恒值干扰易产生静差及控制器参数调整过于复杂等问题,提出了一种把闭环增益成形算法与带积分项的逆推方法相结合的船舶航向控制器设计方案,由此将逆推方法设计出的控制器需要整定的参数由原来的4个降为1个,且这个参数具有明显的物理意义.通过Matlab仿真软件进行仿真试验,结果表明设计出的控制器能够消除海风产生的静差,对船舶航向具有良好的控制效果,且对一定范围内的模型摄动具有较强的鲁棒性.该控制器设计方案结构简单,物理意义明确.