Backstepping在船舶航向自适应鲁棒非线性控制器设计中的应用

船舶航向控制器在船舶整体控制系统中发挥着重要作用,是船舶安全稳定航行的关键。考虑到航行过程中外界干扰具有诸多不确定性,以及船舶控制存在非线性,本文利用Backstepping的设计方法,结合自适应鲁棒控制,提出带有积分器的航向控制器控制方案,并应用到船舶航向控制器的设计中,仿真结果证明该方案下的控制器有效性良好。     

Nomote数学模型在船舶航向鲁棒性控制器的设计应用

船舶航向控制器是控制系统的关键装置,该装置的性能将直接影响船舶航行的安全性和稳定性。传统的船舶航向控制器模型已经无法满足船舶航行的要求,船舶航向鲁棒性控制器逐渐成为船舶制造行业研究的重点。本文对船舶航行控制系统进行研究,在Nomote数字模型的基础上提出了船舶航向鲁棒性控制器的设计方案。     

自适应智能航向控制方法研究

船舶是一种运行环境相对恶劣的重要的运输工具,海洋上风浪较大,天气情况也比较恶劣,船舶在航行过程中,会不可避免的受到风浪和海流的冲击,船舶产生晃动,影响正常的航行方向。因此为保障船舶的行进方向,必须对船舶的航向进行严格的控制,船舶的航向控制系统设计成为关键。传统的PID航向控制系统具有明显的不足之处,本文在传统PID控制方法的基础上,采用自适应的控制方法设计船舶航向控制系统。该系统可以适应船舶模型参数变化,同时适应天气、海况等的环境条件的不断变化,在线更新控制器的参数,使航行控制系统工作在最优状态。     

模拟退火算法在船舶航向PID控制器参数优化中的研究

基于PID控制器的航向参数控制是控制船舶按照既定航向运行的主要方法。传统的PID控制器虽然结构简单,但是航行参数调节精确度不高,在全局进行搜索,收敛性能较差,已经越来越不能适应现代船舶航行参数控制系统的要求。模拟退火算法是一种局部最优搜索方法,能够结合航向操纵航角最小的原则对航向参数进行最优控制。本文在研究了船舶航行参数控制结构的基础上,提出了基于模拟退火算法在船舶航向PID控制器参数的优化算法,最后进行仿真。     

船舶航向在线自学习模糊神经网络智能控制方法研究

船舶航向控制是航行控制系统中非常重要的一个环节,在航线自动跟随系统中,航向控制系统的自学习能力会直接决定船舶的航行效果。本文重点对船舶航向在线学习系统进行升级,能够自我学习、自我判断航线的跟随准确度,通过采用先进的模糊神经网络算法,有效改善控制系统的参数,通过不断的自我学习、自我修正,能够使船舶的航行线路始终保持在一定的范围内。本文提出的智能化控制方法能够有效提升航行的稳定性,一定程度上降低事故的发生率。     

基于自适应反步控制的船舶航向控制器

本文在非线性船舶运动模型的基础上,设计基于自适应反步控制的船舶航向控制器,并通过设置控制参数对控制器进行仿真。在仿真过程中,通过无积分器情况下的船舶航行情况,以及有外界环境时船舶的航行变化,说明本文所设计的控制器鲁棒性强。     

基于史密斯预估控制理论的船舶航向控制器研究

为了提高海上交通的安全性,包括风浪天气的快速避难、港口等交通密集水域的航行,国内外研究人员针对船舶的航向控制问题做了大量研究。传统的船舶航行控制器包括PID控制器、模糊控制器等,本文结合史密斯预估控制理论,在船舶航行的运动模型和受力模型的基础上,设计了一种新型的船舶航向控制器,并对该控制器的原理进行了系统研究。后期的试验表明,该航行控制器的控制精度高,响应速度快,具有广泛应用的潜力。     

基于非线性反馈的航向保持控制器优化设计

随着航海技术的不断发展,海上运输贸易越来越多,在追求货运量的同时,船舶航行"清洁、安全、高效"问题越来越受到关注。为了使船舶海上航行时更加节能,本文利用非线性反馈技术对船舶航向保持控制器进行优化。船舶运动数学模型采用Norrbin简化的模型,基准航向保持控制器采用模糊自适应PID控制器,仿真实验环境为七级海浪,实验表明利用非线性反馈优化的控制器可以使船舶航行更节能,鲁棒性优良。非线性反馈技术设计简单,在船舶航向保持、航迹保持、轨迹跟踪等船舶控制领域都具有良好的应用效果。     

模糊自适应PID算法在导航中的应用

目前,能源价格提升且航道上船舶密度不断增大,急需提高船舶操作的精确度,以达到节约能源和安全航行的目的。本文分析船舶航行时的数学模型及PID控制器在船舶航行中的应用,综合分析船舶航行环境,最后设计出一种船舶航向PID控制器。     

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。     

非线性船舶航向自抗扰控制器的仿真研究

良好的航向操控对于应对船舶航行环境和突发情况具有现实意义。本文首先分析非线性船舶航向控制模型,在此基础上设计自抗扰控制器,并对其参数进行调整。最后与传统的PID控制器进行仿真对比,实验结果表明二阶自抗扰控制器能准确跟踪船舶,并且航向保持控制精度高。     

基于自适应模糊控制的船舶航向控制研究

为了提高船舶在复杂海域和密集线路航行的经济性、安全性和稳定性,性能优异的航向自动化控制系统引起了研究人员的普遍关注。传统的船舶航向自动控制系统(自动舵)在灵活性和可操作性上无法满足现代大型船舶和密集航线的需求。本文利用自适应神经模糊控制算法,对传统的船舶航向控制系统进行优化,并设计基于模糊控制算法的船舶自适应航向控制系统。     

船舶航向自适应神经网络鲁棒跟踪控制

针对存在不确定性和带有完全未知时变环境扰动的船舶航向非线性控制系统,将指令滤波技术和反步法相结合,设计了一种船舶航向自适应神经网络鲁棒跟踪控制器,该控制器的提出不依赖于外部扰动任何的先验信息。首先,利用神经网络补偿船舶航向非线性控制系统中的非线性项;设计自适应律在线更新神经网络权重向量和估计时变环境扰动的未知界。为了避免传统反步法中对虚拟控制律的反复求导,引入指令滤波技术,使得所设计的航向自适应神经网络跟踪控制器具有结构简单、易于工程实现的特点。理论分析表明,所设计的控制器能使船舶实际输出航向以任意期望的精度跟踪给定的参考航向,保证船舶航向闭环控制系统中所有信号一致最终有界。最后,以大连海事大学远洋实习船“育龙”轮为例进行仿真,仿真结果验证了所提控制器的有效性和鲁棒性。     

船舶航向非线性反演自适应滑模控制

为实现船舶在大幅度改向操纵运动中航向准确快速跟踪控制,采用Bech船舶操纵运动数学模型精确描述船舶运动性能。考虑到船舶运动中固有的非线性、模型不确定性和风、浪、流等干扰影响,设计一种船舶航向非线性自适应滑模控制器。利用反演法将滑模控制技术与自适应控制技术相结合设计航向改变控制算法,借助Lyapunov稳定性定理证明控制系统渐近稳定,并进行船舶航向控制仿真。仿真结果表明,本文所设计的船舶航向改变控制器性能优良,控制舵角合理,控制输出航向对本船参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。     

基于数学模型的双桨船舶航向控制研究

目前在我国的港口贸易中,为了满足众多类型船舶的航行要求,需要设计一种高性能的航向控制器,来保证船舶的航向安全。一般情况下,可以采用双桨控制的方式,使得船舶在恶劣海况条件下依然拥有卓越的操控性能。本文主要通过建立数学模型,来模拟双桨船舶在水面上航向时的状态,并通过对航向控制器各项参数的优化,综合提升船舶的性能。通过仿真优化,可以发现双桨船舶的航向控制器能够始终提供稳定的动力,各项性能指标优秀。     

大型船舶自动舵系统精准智能航向控制研究

为保持船舶在指定轨迹上航行,目前使用最为广泛的技术是船舶航向自动舵控制系统。基于航行安全和节约成本的考虑,船舶航行对自动舵的精确度提出了越来越高的要求。目前,通常采用船舶操纵运动模型研究船舶自动舵控制系统。通过分析船舶运动及其受到干扰力作用的情况,建立船舶控制系统数学模型。本文结合PID控制、模糊控制和粒子群算法,分析研究船舶航向自动舵控制系统。     

网络环境下无人水面艇航向控制器设计

无人水面艇自主航行中受到外部环境干扰及在控制中心-执行器网络通道中存在网络诱导特性(如网络诱导时延、数据丢包等)的影响,会降低系统性能,影响航向控制系统的稳定性。为了能使无人艇按照设定航向快速、稳定地航行,提出一种基于网络的无人艇航向控制策略。首先,建立基于网络的无人艇航向控制系统模型。基于这个模型,运用Lyapunov稳定性理论和凸分析方法导出能使网络环境下无人水面艇航向控制系统渐进稳定的控制律,并设计基于网络的航向控制器。通过仿真验证所提出方法和设计控制器的有效性。     

反步法在航向自适应控制中的研究与仿真

为了提高船舶的操纵性能,研究人员对船舶的航向控制投入了大量的精力。由于船舶在航行时会受到气候和水文的影响,运动状态呈现不确定性和非线性,传统的船舶航向控制效果较差。本研究基于反步法,设计一种逐级递推优化的船舶航向自适应控制系统,并系统讲述反步法的理论基础和航向自适应控制系统的工作原理及其仿真。     

网络环境下无人水面艇航向控制器设计

无人水面艇自主航行中受到外部环境干扰及在控制中心-执行器网络通道中存在网络诱导特性(如网络诱导时延、数据丢包等)的影响,会降低系统性能,影响航向控制系统的稳定性.为了能使无人艇按照设定航向快速、稳定地航行,提出一种基于网络的无人艇航向控制策略.首先,建立基于网络的无人艇航向控制系统模型.基于这个模型,运用Lyapunov稳定性理论和凸分析方法导出能使网络环境下无人水面艇航向控制系统渐进稳定的控制律,并设计基于网络的航向控制器.通过仿真验证所提出方法和设计控制器的有效性.     

滤波反步法在船舶航向自适应控制中的应用

船舶航向自适应控制是船舶控制领域研究的重点,近年来,随着计算机技术的快速发展,一些典型的控制算法被应用于船舶航向控制系统中。滤波反步法是一种以Lyapunov函数为基础的递归设计算法,能够有效提高自适应控制系统的鲁棒性。本文研究船舶运动方程和船舶航向控制理论,在此基础上,设计基于滤波反步法的船舶航向自适应控制器。