非线性模糊算法在船舶控制系统中的应用

受到海风、海浪等干扰作用力的影响,大型船舶的航向控制和稳定性控制难度较高,一直是船舶领域的研究重点。由于船舶的运动具有非线性、随机性的特点,传统的自动舵等控制技术难以满足控制精度和稳定性需求,本文介绍一种先进的算法—非线性模糊算法,基于该算法,开发了一种船舶的自动控制系统,并在Matlab软件平台中建立了船舶的运动模型和干扰作用力模型,并进行船舶运动控制精度的仿真实验。仿真实验表明,基于非线性模糊算法的船舶运动控制具有较高的精度。     

基于神经网络的自适应PID船舶运动控制器研究

船舶在海上的运动不仅受到动力系统的推进作用,还受到来自海浪、洋流等干扰作用力的影响,为了提高船舶航行的安全性与稳定性,必须要采取恰当的船舶运动控制机制。传统船舶采用PID自适应控制器进行船舶的运动控制,该控制方式结构简单,但控制精度相对较低,本文系统研究了神经网络控制算法,并基于神经网络对船舶PID控制器进行改进,主要目的是改善船舶运动控制的效率与准确度。     

高海情下的船舶横摇运动控制研究

远洋和深海区域的海上气象条件恶劣,常常伴随着大风大浪等恶劣天气,这种高海情下的船舶航行受海风、海浪等干扰作用力的影响,会产生大幅度的横摇、纵摇等运动形式,甚至导致船舶倾覆等重大事故,影响船舶的航行安全。针对船舶在高海情下的航行安全问题,本文通过建立船舶的运动模型以及干扰作用力模型,在此基础上设计一种基于预测控制理论的船舶横摇运动控制系统,取得了良好的控制效果。     

船舶非线性响应的鲁棒神经网络控制研究

随着船舶向着大型化、高速化方向发展,海上交通变得更加拥挤,船舶的航向控制技术引起了研究人员的广泛关注。自动舵是船舶航向控制的关键设备,近代以来出现了PID自动舵、自适应自动舵和智能自动舵等多种形式,实现了船舶运动的精确、灵活控制。本文针对船舶航向控制的非线性响应问题,在传统自动舵系统的基础上,提出了一种基于鲁棒神经网络的船舶运动控制器,建立了海风、海浪等非线性响应的函数模型,并进行了该船舶运动控制器的控制响应仿真。     

欠驱动船舶运动数学模型精度及应用问题分析

船舶运动数学模型是船舶运动控制研究领域的核心。模型的精确性对控制算法的验证有很大的影响。当船舶运动模型精确性较差时,设计算法在实船应用时会出现较大误差。目前有多种经典船舶运动数学模型被广泛使用。针对不同的研究问题,研究人员应该考虑选择的运动数学模型是否合适。因此,本文以大连海事大学"育鲲"轮为研究对象,分别建立了Nomoto模型、非线性响应性模型以及MMG模型以对比其精确度。另外,本文以上述模型为核心进行了Z型实验和旋回实验。通过与实船实验对比,本文建立的MMG模型精确度高达97%,可以作为船舶运动控制研究的标准模型。     

海浪扰动信号的仿真方法

给出了一种新的以遭遇频率表示的海浪遭遇谱和遭遇波倾角谱的数学表达式，介绍了建立随机海浪模型的三种仿真方法，即频率等分法、能量等分法和有理谱法，并采用能量等分法进行了海浪模型的仿真和分析。它对于研究船舶装备、船舶行业机器人、海上作业平台和船舶的运动控制具有重要意义。     

遗传算法在大型工程船舶运动控制的应用

大型工程船舶主要包括挖泥船、大型起重船、打桩船等,在海上作业等方面有非常重要的应用。由于大型工程船舶的吨位与体积很大,在海水中受到的作用力也相对较大,因此,研究大型工程船舶的运动控制问题具有重要的意义。本文通过建立大型工程船舶的运动模型与船舶干扰力模型,结合遗传算法和模糊算法,设计一种新型的运动控制系统,具有较高的运动控制精度和较快的控制响应。     

基于T-S模糊理论的船舶动力定位系统控制器设计

传统船舶和远洋作业平台采用锚泊的定位方式,这种定位方式的稳定性和精度都比较差,难以进行远洋和深海的精确作业。船舶的动力定位技术是利用船舶的推进器和船舶动力控制器等设备,产生具有一定方向和大小的推进作用力和力矩,抵消来自海风、海浪等干扰因素的作用力和力矩,使船舶能够稳定的定位于需要的位置。本文的主要对象是船舶动力定位系统的控制器,系统介绍了T-S模糊控制理论,并基于该控制理论对船舶动力定位系统的控制器进行了优化设计。     

高速舰船的运动模型适用性分析及海浪中的操纵仿真试验

船舶运动模型的建立对于船舶运动控制算法的研究以及自动舵的研制和陆基条件下的检测都具有重要意义。对于静水条件下中低速船的航迹航向控制,三自由度模型较为简单适用,然而高速舰船的操纵特性与中低速船不同,在回转过程中会产生较大的横倾角,横摇运动与首摇运动的耦合作用较明显。本文通过Matlab对DTMB5415驱逐舰进行四自由度的运动建模及操纵仿真实验,根据仿真试验与水池试验数据的对比,验证了四自由度模型的适用性,并进一步应用该模型分析了海浪干扰对高速舰船运动的影响。     

舰船锚泊运动与六自由度操纵的数学建模研究

锚泊运动是舰船正常运行时必不可少的运动,当船舶在海上或港口停泊时,都需要借助锚链等进行舰船的定位。由于舰船在海上锚泊时会受到海风、海浪和洋流等作用力,导致锚泊的稳定性、安全性下降,不仅影响舰船的海上定位和作业,还有可能导致严重的事故。因此,研究舰船在多种因素下的锚泊运动具有重要的意义。船舶的锚泊性能与其在海浪中的六自由度运动息息相关,本文利用流体动力学原理建立了舰船锚泊运动的动力学模型,同时建立了非线性波浪力的数学模型,并在此基础上研究了舰船锚泊运动和六自由度操纵运动。本研究主要应用于舰船在恶劣条件下的安全锚泊,并提高舰船的操纵灵活性。