高海况下船舶动力定位混合控制器开发

在海洋资源开发中,船舶的动力定位精度至关重要。传统的定位锚泊技术受到海深、洋流、海浪以及海风等多种因素影响,难以达到控制要求。本文提出一种基于改进PID算法、神经网络算法以及模糊控制算法的船舶动力定位混合控制器,设计混合控制器的整体结构,对混合控制器中的改进PID算法控制器、神经网络控制器和模糊控制器进行详细设计和仿真。仿真结果表明,本文设计的船舶动力定位混合控制器能够实现对干扰信号的预测和跟随,且能够适应快速响应控制,因而具有较大的实用性和先进性。     

遗传优化算法在船舶航向混合智能控制中的应用

本文分别研究模糊控制和遗传算法等智能控制算法在船舶航向控制中的应用。基于模糊控制理论,重新设计高效模糊控制器,该控制器具有实时性强、计算量低、节约存储及高效等优点。并且基于遗传算法,设计一种优化航向模糊PID算法,极大提高了自动舵的控制精度。最后通过Matlab中Simulink对控制器及算法进行仿真实验。     

模糊算法的舰船控制器自动优化研究

常规舰船控制器的控制机理为"事后调节",这样会使舰船在定位过程中出现超调,导致波动较大,控制效果不好。因此设计一种基于模糊算法的舰船控制器自动优化方法,首先建立舰船运动模型,分析舰船运动自由度,分别在固定坐标系和舰船坐标系中表示出舰船的运动方式,为舰船的运动控制提供理论基础;随后基于模糊算法对舰船控制器进行优化,分别设计舰船控制器在模糊控制中的规则、模糊隶属度函数和控制过程中输入输出值,完成模糊算法的舰船控制器自动优化研究。在仿真实验中,分别使用常规控制器与经过优化后的控制器进行实验,实验结果表明,经过优化后的舰船控制器在首摇、纵向、横向三方面对舰船有很好的控制作用,与传统的控制器相比,几乎不存在波动和超调,能够稳定保持在期望的舰船位置上。     

基于粒子群优化算法的水下航行器深度控制研究

提出了一种基于粒子群优化算法的水下航行器深度控制器参数优化设计方法。针对水下航行器运动参数变化的特性,采用粒子群优化算法收敛速度快、寻优特性好等特点,将其应用到控制器参数的优化设计中。仿真结果表明,利用粒子群优化算法进行优化设计的水下航行器深度控制器具有良好的控制性能。     

基于最优控制算法的船舶航向控制器设计

船舶的航向控制器是关系到船舶安全的重要设备。本文基于最优控制算法,研究了船舶航向控制器的设计。本文研究了船舶航向控制技术的发展及现状;分析了船舶航向控制器的原理及性能指标;探讨船舶运动的数学模型;讨论了船舶航向的最优控制算法;给出了基于最优算法的船舶航向控制器整体结构。本文研究对于促进我国船舶航向控制器有着积极的指导作用。     

舰炮随动控制系统PID控制器参数稳定域计算研究

PID控制器因其结构简单、鲁棒性强,是舰炮随动控制系统应用最为广泛的控制策略。在舰炮随动控制系统PID控制器设计中,获得控制效果优良控制器的最大难点就是准确地获得控制器参数的稳定区域,因此论文针对舰炮随动控制系统设计的特点,给出了一种基于广义Hermite-Biehler定理计算舰炮随动控制系统PID控制器参数稳定域的算法,通过Matlab仿真计算验证了算法的有效性。     

基于深度强化学习的智能船舶航迹跟踪控制

[目的]智能船舶的航迹跟踪控制问题往往面临着控制环境复杂、控制器稳定性不高以及大量的算法计算等问题。为实现对航迹跟踪的精准控制,提出一种引入深度强化学习技术的航向控制器。[方法]首先,结合视线(LOS)算法制导,以船舶的操纵特性和控制要求为基础,将航迹跟踪问题建模成马尔可夫决策过程,设计其状态空间、动作空间、奖励函数;然后,使用深度确定性策略梯度(DDPG)算法作为控制器的实现,采用离线学习方法对控制器进行训练;最后,将训练完成的控制器与BP-PID控制器进行对比研究,分析控制效果。[结果]仿真结果表明,设计的深度强化学习控制器可以从训练学习过程中快速收敛达到控制要求,训练后的网络与BP-PID控制器相比跟踪迅速,具有偏航误差小、舵角变化频率小等优点。[结论]研究成果可为智能船舶航迹跟踪控制提供参考。     

自抗扰控制在船舶动力定位中的仿真研究

控制技术是动力定位系统的核心技术,控制器的算法设计会影响动力定位的精度。本文在建立船舶低频运动动力定位系统模型的基础上,分别将PI控制器和自抗扰控制器应用于动力定位系统。给出自抗扰控制器算法,并对船舶无干扰状况下的横向位置、纵向位置和首向角进行建模仿真。仿真结果证明,自抗扰控制比传统的PID控制具有更好的动态性能,无超调,对船舶动力定位系统的实际定位能力有一定的指导意义。     

船舶柴油发电机组的模糊控制及其优化研究

针对船舶柴油发电机组励磁系统非线性、强耦合的特点,设计了励磁系统的模糊PID控制器,该控制器由模糊控制器和PID控制器并联而成,将船舶发电机端电压的偏差及其变化率经模糊化处理后的模糊量作为模糊推理机的输入。由于模糊PID控制器的设计具有较强的主观性,且其隶属度函数对控制器的性能影响较大,因此确定ITAE指标函数最小的目标,针对此目标采用蚁群算法对模糊控制器的隶属度函数进行优化。在Matlab环境下对柴油发动机和发电机的控制进行了仿真,仿真结果表明,蚁群算法优化隶属度函数后的模糊PID控制器使发电机的端电压更加稳定,具有较好的稳态和动态性能。     

现代船舶动力定位系统设计

围绕现代动力定位系统的设计问题,讨论系统的构建、数学建模、控制器设计和推力器的推力分配,重点给出了基于扩展Kalman滤波的动力定位LQG控制器设计算法。