基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制

[目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特殊环境干扰,使用反步法和滑模控制法（SMC）设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器,提供了3种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证;最后,采用仿真实验的方式,通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。[结果]仿真实验结果表明,设计的拖轮自主靠泊控制策略以及控制器在拖轮自主靠泊场景中具有较好的效果,面对系统的不确定干扰有较好的表现。[结论]该控制策略以及靠泊控制器的适用性以及鲁棒性较好,以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制,为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。     

新一代航运系统体系架构与关键技术研究

文章综述了近年来国内外绿色智能航运领域的研究进展和工程实践现状,包括业界在载 运装备、基础设施、运营服务等方面的最新研究成果和绿色化、智能化技术应用情况,总结了当前 发展中存在的问题和技术瓶颈。面向未来水路运输发展的需求和挑战,提出新一代航运系统的 定义及其绿色化、智能化、韧性化的特征;通过梳理分析新一代航运系统的基本内涵,设计了系统 的体系架构,运用信息物理系统的方法理论,将层级结构划分为：要素单元级、功能系统级及架构 集成级;阐述了系统的核心组分：绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持和韧性运营服务, 给出系统的整体框架。在梳理分析系统基本服务和功能逻辑的基础上,阐述该系统物理“船-港- 货”、信息“人-机-环”的运行模式,明确了运输船舶组织运营“岸基驾控为主,船端值守为辅”的航 运新业态,凝练了航运系统规划设计技术、绿色智能航运装备技术、数字生态航道建养技术、船舶 运行智能控制技术、交通运营组织技术、水上应急救援技术,及测试验证评估技术等关键技术;通 过构建数字化的创新技术体系,能够支撑“人-船-岸-云”的高度协同,实现信息互联、系统共建和 体系性创新,促进航运科技高质量发展。提出水路运输未来的变革性方向,研究成果可以有效指 导新一代航运系统的规划设计与建设应用,为自立自强的水路运输技术研究和标准体系构建提 供有力支撑。