船舶操纵运动智能控制的实时仿真研究

本文以“mariner”型船为例，建立了外界干扰下的船舶操纵运动数学模型，并将模糊控制理论应用于船舶操纵运动自适应控制，如用该船型可以对船舶在各种风，流状态的运动性能进行仿真，同时选用不同的模糊控制参数建立相应的合理的模糊控制规则，可以实现船舶在风，海流条件下保持航向，航线以及改变航向，航线的模糊控制仿真。     

定常风作用下船舶运动模糊控制的初步研究

本文研究了“Ｍａｒｉｎｅｒ”型船舶在定常风作用下的运动性能，将模糊控制理论应用于该船艏向及位置的自适应控制。结果表明，模糊控制参数的选取，控制规则的制订对于船舶艏向及位置的控制效果影响很大。同时指出，在定常风作用下，利用模糊控制可以有效地保持船舶的艏向及位置，从而为船舶操纵运动的自适应控制研究提供了一种新的思路。     

船舶航向模糊自整定操舵控制器的研究

船舶航向操舵控制是个典型的非线性系统,而工程上经常使用的常规PID(Proportional Integral Differential)控制器则为线性控制,至于模糊控制虽为非线性控制,但稳态精度不高。将常规PID控制与模糊控制相结合,基于Norrbin非线性系统模型和模糊自整定PID控制器的设计步骤,提出一种新的船舶航向控制算法,即船舶航向模糊自整定操舵控制器,并针对5 446标准箱的集装箱船舶,用Matlab进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制算法可以使船舶航向控制从动态和稳态上都具有较好的精度,跟踪响应迅速,超调量小。     

风,流作用下船舶操纵运动的模糊控制方法

以“Ｍａｒｉｎｅｒ”船型为例，预报了船舶在定常风及海流作用下的运动性能，并将模糊控制理论应用于船舶操纵运动控制，建立了合理的模糊控制规则，模糊控制参数为船舶盘算向及及船舶横向位置。     

船舶航向模糊控制系统的设计

提出了一种改进的船舶航向模糊控制方法,将航向改变模糊控制器和航向保持模糊控制器有机地结合起来,同时在航向保持模糊控制器的输出端叠加了一个积分作用,提高了航向保持过程中的静态精度。仿真结果表明,无论是在静水环境中还是在不同风和流干扰的环境中,这种改进的航向模糊控制器都比常规的模糊控制器具有更好的控制效果,能够满足船舶航向实时控制的要求。     

SVM逆系统在航向广义预测和控制中的应用

船舶的航向控制是确保安全航行的关键,传统的控制方法有PID、自适应等。随着相关技术的不断发展和完善,出现大量的控制算法,如模糊控制、神经网络、广义预测控制等,为航向控制提供了更多选择的空间。船舶运动具有非线性的特征,行驶在水面上会受到风浪的影响,若是航向发生改变,运用线性模型无法准确描述系统的动态特性。对此,可以借助SVM逆系统,对船舶航向进行广义预测控制,使船舶保持稳定航行。     

基于模拟退火优化的船舶航向模糊控制研究

本文采用模拟退火法对模糊控制参数进行优化,并对控制算法的实时性做了改进。将该算法应用于船舶的航向控制,可以避免普遍模糊控制规则人为制定的不确定性。仿真结果表明,优化后的参数可以获得良好的控制效果。     

船舶航向高精度控制的数学模型与分析

原有模型保持船舶最佳航向的能力较差,导致船舶航向数学模型的控制精度降低,为此构建一个全新的船舶航向高精度控制的数学模型。该模型通过建立固定坐标系与动力学坐标系,获取二者之间的转换关系;根据控制方程得出航向模型,通过建立性能准则函数,约束船舶保持最佳航向的近似代价函数,实现高精度控制数学模型的构建。实验结果表明,与原有数学模型相比,此次构建的模型,通过约束船舶航向,规范了船舶航向的最佳位置,实现对船舶航向的高精度控制。     

一种采用模糊控制的舵减摇系统的仿真研究

本文将模糊控制理论应用于船舶操纵及横摇运动控制，建立了舵用于操纵及减横摇的数学模型，开发了舵减摇模糊控制计算机仿真系统。仿真结果表明，在定常风或海流作用下，利用舵来保持船舶的船向，位置及减小船舶横摇都是非常有效的。     

缆船非线性拖带系统及数值仿真

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖带船舶拖点位置匹配的方法,建立了缆-船非线性整体的拖带动力学模型,采用数值计算法实现了时域内拖带运动的模拟.对一艘具有航向稳定性船舶进行了拖带运动数值计算,拖带船舶采用PD控制方法较真实地模拟了拖带船舶航向改变的运动过程.数值计算讨论了拖点位置、拖缆长度、拖带航速对拖带航向稳定性的影响,结果表明：拖带航向稳定性与线性拖带理论一致,即拖点位置在水动力作用点之前拖带航向具有稳定性,拖缆长度和拖带航速对拖带航向稳定性无影响.拖缆长度和拖带航速可以影响拖带的航行品质,增加拖缆长度能有效抑制拖缆张力的振荡,拖带航速影响到航向角的响应快慢和超调量.     

模型参考模糊自适应控制在船舶航向控制中的应用

将模型参考模糊自适应控制运用于船舶航向系统,仿真对象采用船舶操纵的非线性数学模型,并与模糊控制相比较,仿真结果表明了模型参考模糊自适应控制算法的正确性。     

船舶航向模糊控制及仿真研究

根据船舶操纵控制过程,存在非线性、慢时变,复杂干扰的特点,设计了一个带模糊积分的船舶航向模糊控制器,使船舶在干扰变化情况下,模糊控制不仅能较好地实现航向保持,而且能获得较好的操纵性能;仿真结果表明,带模糊积分的船舶航向模糊控制器的控制比常规ＰＩＤ控制具有更强的环境适用性。     

考虑转向运动特征的船舶新航向距离计算模型

为提升船舶转向时船位预测和精准控制效率,提出一种基于船舶转向运动特征的新航向距离计算模型。分析在船舶转向运动中基于K、T指数的新航向距离的计算方法及其局限性,分析船舶转向运动中船舶运动特征及其相互之间的关系,依据航道转弯半径相关的设计规范,并考虑船舶驾驶位置的影响,建立基于船舶转向运动特征的新航向距离计算模型。实船应用显示：基于船舶转向运动特征的新航向距离与船舶转向运动实际情况相吻合。多船验证表明该模型具有广泛的适用性。该研究结果可为船舶智能驾驶中转向控制提供一种新的参考。     

船舶航向模糊控制及仿真研究

根据船舶操纵控制过程中,存在非线性、慢时变、复杂干扰的特点,设计了一个带模糊积分的船舶航向模糊控制器,使船舶在干扰变化情况下,模糊控制不仅能较好地实现航向保持,而且能获得较好的操纵性能;仿真结果表明,带模糊积分的船舶航向模糊控制器的控制比常规PID控制具有更强的环境适应性.     

基于云计算技术的船舶航向智能控制技术研究

船舶航行的环境十分复杂,环境信息具有比较强的动态性,导致船舶航向变化的频率相当高,当前船舶航向控制技术存在控制精度低、控制速度慢等问题,无法适应船舶高速航行的要求,为了提高船舶航向控制的准确性,改善船舶航向控制效率,设计了基于云计算技术的船舶航向智能控制技术。首先分析当前国内外船舶航向控制技术的研究进展,找到引起船舶航向控制不足的因素,然后建立船舶航向控制的数学模型,并采用改进卡尔曼滤波算法对船舶航向进行估计,从而实现船舶航向智能控制,最后采用云计算技术搭建船舶航向智能控制平台,并进行了船舶航向智能控制仿真实验,结果表明,本文技术可以对船舶航向进行高精度跟踪与控制,船舶航向智能控制误差小于当前其它船舶航向控制技术,且船舶航向智能控制速度更高,具有十分广泛的应用范围。     

船舶航向模糊滑模控制及仿真

为了削弱抖振,结合模糊控制和滑模变结构控制的特点,并按照航向保持和航向改变的控制要求,设计了一种组合式航向控制器.当航向偏差较大时采用基于指数趋近律的滑模控制以缩短操舵时间,反之则采用模糊滑模控制柔化控制信号.仿真结果表明,所设计的模糊滑模控制器无论在响应时间还是在超调量上都优于常规滑模控制器,并对系统的参数摄动和外扰具有强鲁棒性,能满足船舶航向实时控制要求.     

船舶运动的模糊控制研究

从模糊控制原理出发,确定船舶运动模糊控制器的结构,根据典型的阶跃响应指定航向控制的模糊规则。结合自抗扰跟踪微分器技术和模糊积分环节,完成船舶航向运动模糊控制器的设计。对3种典型工况仿真结果表明,模糊控制器能在船舶航向运动中起到很好的控制效果,并具有超调量小、调整时间短、鲁棒性好等优点。     

模糊最优化算法在船舶控制中的应用研究

首先分析船舶模糊控制系统以及系统参数的选择。引入模拟退火算法,对系统中模糊变量的量化因子和比例因子进行优化,达到最优控制船舶的目的。最后利用本文设计的算法,对不同海域情况下船舶的航向控制进行仿真。实验结果表明,FLC控制比传统的PID控制更接近预定航行方向,并且方差小,更适合在复杂环境中控制船舶航向。     

自适应模糊控制在船舶定位中的设计与实现

对船舶进行定位对于保证船舶按照预期航向航行非常重要,不仅能够保证船舶安全航行,还有利于降低航行成本。本文将自适应模糊控制用于船舶定位,在实现的过程中首先阐述船舶操舵系统,并对系统的组成进行说明,然后基于模糊理论设计模糊控制规则,最后将本文的设计方法用于船舶的实测。实验结果说明,本文算法鲁棒性强,调节时间短,有较好的自适应性。     

虚拟现实技术下船舶航向控制算法测试平台设计

首先分析非线性船舶模型中PID如何控制船舶航向;然后进行控制算法设计,并且将航向控制算法以流程图的形式进行描述;进一步搭建船舶航向的虚拟环境,以此来研究环境等外力对船舶航向的影响;最后通过仿真实验进行控制算法验证。通过对PID参数进行调整,实现对船舶航向的最好控制参数,从而有效对船舶航向进行控制。