基于神经网络的船舶舵机控制系统设计

传统船舶舵机控制系统只适于控制对象是线性系统且时延和阶数等已知的情况,但在实际应用中,船舶舵机控制过程受船舶运行情况和航行环境的影响,属于随机过程。为此,设计一种新的基于神经网络的船舶舵机控制系统,依据功能要求设计船舶舵机的不同控制模型,再设计整体控制系统结构。通过设计4个不同层次的控制器结构,实现神经网络控制器的整体设计,利用神经网络算法对控制器中的参数进行学习和调整,神经网络控制器输出结果即为船舶舵机控制结果。实验结果表明,所设计系统控制效果好,不易受外界环境的干扰。     

基于自抗扰控制器的船舶电动舵机控制系统设计

针对经典PID控制无法满足船舶电动舵机系统指标要求的问题,设计一种基于自抗扰控制器的控制算法。分析了船舶电动舵机的数学模型。针对舵机控制对象设计二阶自抗扰控制器,建立基于自抗扰控制器的舵机控制系统。利用Matlab对舵机带负载工作进行仿真,对文中所提出自抗扰舵机控制器与经典PID舵机控制器进行对比分析。结果表明,文中所提出的自抗扰船舶电动舵机控制器能够满足舵机在负载大范围变化以及存在外界干扰时所需的响应速度,并有效改善动静态特性,抗干扰能力强,鲁棒性好,控制效果优于经典PID舵机控制器。     

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。     

基于云模型的舵机同步控制

具有2套舵机的船舶,由于其伺服系统参数不能完全一致,导致船舶在运行过程中2套舵机的运行不能完全同步,致使舵效降低,操纵性能变差。为了减小2套舵机的运行误差,本文阐述了一种云模型同步补偿控制方法。为此对舵机系统进行机理建模,借鉴主从控制策略提出双舵同步补偿控制系统结构,针对舵机系统的强非线性和不确定性,设计云模型补偿控制器。最后仿真结果表明所设计的控制器有效地减小了双舵同步误差,该方法简易、直观、鲁棒性强,在船舶双舵同步控制中切实可行,具有工程指导意义。     

船舶液压舵机控制系统的仿真研究

随着水路运输的不断发展,对于船舶的灵敏性和安全性要求在不断提升。舵机作为控制船舶航向的重要设备,其转舵能力直接影响了船舶在海上运输的安全。本文以川崎FE21-064-T050船舶液压舵机控制系统为研究对象,运用液压传动学的相关理论和模块化建模办法,模拟船舶航行状态,建立船舶舵机的动态数学模型。在Simulink环境下对液压舵机控制系统进行建模,借助闭环PID控制器调节,进行转舵仿真实验,验证船舶液压舵机控制系统的准确性及有效性,并优化控制策略。     

小型船舶自动操舵控制系统的研制

设计基于ARM的小型船舶自动操舵控制系统.通过磁罗经检测实际航向,与给定航向比较产生偏航角,由控制器通过PID算法产生偏舵角去控制舵机,形成双闭环控制系统,从而实现对船舶航向的自动控制.     

船舶航向非线性控制系统仿真研究

基于Bech模型并充分考虑舵机特性提出了一种结构简单的船舶航向控制器--TC控制器.介绍了船舶非线性模型的选取,描述了船舶舵机特性,在此基础上设计了TC控制器.通过参数整定实验确定了TC控制器各参数的取值,并进行了航向改变、航向保持及参数摄动仿真实验.仿真结果证明所设计的船舶航向控制器效果良好,具有较强的鲁棒性.     

船舶舵机液压系统的构成及仿真研究

舵机是船舶航行方向的控制器,决定了船舶的操纵性能,目前装机量最大的船舶舵机是电动液压舵机。由于船舶在航行时不仅受到动力系统的作用力,还会受到海风、海浪等干扰的作用力,因此,研究船舶舵机的电液控制系统,提高船舶舵机性能有重要的意义。本文首先介绍了船舶舵机的结构与工作原理,然后对船舶舵机的水动力特性进行分析,建立了船舶舵机液压系统数学模型,最后对船舶舵机液压伺服控制系统进行了基于平台Simulink组件的仿真。     

基于IGA-BP算法的船舶航向智能自适应控制系统设计

在深入研究基于BP学习算法的前向神经网络以及模糊神经网络控制器的基础上,针对模糊神经网络控制器难以设计以及传统BP学习算法易于陷入局部收敛的不足,结合免疫遗传算法的全局收敛特性以及BP学习算法局部收敛的快速性,提出了一种基于混合计算智能方法的IGA-BP算法的神经网络参数的优化设计方法.将设计的控制器用于建立船舶航向控制系统模型,仿真结果表明,在船舶无干扰和存在随机干扰的情况下,基于IGA-BP算法设计的船舶航向控制系统均能使船舶转向控制无超调,跟踪快,比BP学习算法的控制效果更理想.     

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。     

Design of robust fuzzy controller for ship course-tracking based on RBF network and backstepping approach

1 Introduction1 Recently, adaptive control approaches based on fuzzy neural network (FNN) have been studied in a lot of papers [1–4]. FNN combines the capability of fuzzy reasoning in handling uncertain information and the capability of artificial neural…     

基于神经网络预报的实时专家控制器设计

该文提出一种在保证控制系统稳定的前提下,能实时跟踪船舶航行环境变化和船舶操纵动态特性变化,以逐步提高自动操纵系统控制性能的实时专家控制器。仿真结果表明了此实时专家控制器的有效性,且算法简单,易在线实现。     

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。     

基于RBF神经网络补偿的动力定位PD控制

动力定位控制系统在实际工况中会受到外部风、浪、流等环境力的扰动,本文主要研究PD+RBF控制算法以提高动力定位系统的抗干扰性和稳定性.RBF神经网络用来补偿外界环境扰动,其权值自适应律通过Lyapunov稳定性证明得到,通过稳定性的分析能够保证整个系统全局渐进稳定.在一艘平台供应船的仿真结果对比中显示了所提出控制器的有效性.     

船舶航向非线性系统的模型参考模糊自适应控制

考虑船舶航向控制系统模型中存在不确定非线性函数，并假设该函数是连续的，在以模糊系统对该函数进行逼近的基础上，利用Lyapunov理论，提出了一种新的模型参考模糊自适应控制算法。其特点是，无论取多少条模糊系统规则，自适应学习的参数只有一个，便于工程实现，而且还确保闭环系统渐近稳定，并使系统的模型跟踪误差为零。最后以远洋实习船“育龙轮”为倒，进行了船舶航向模型参考模糊自适应自动舵设计，并利用Matlab工具箱进行了仿真研究，结果证明该算法十分有效。     

CMAC与PID的复合控制在减摇鳍中的应用

提出了CMAC与PID复合控制的算法,并以此用于船舶非线性横摇减摇鳍中。以PID控制为反馈控制来保证控制系统的稳定性且抑制扰动,以CMAC为前馈补偿控制器实现系统的逆动态模型来确保系统的控制精度和响应速度。为了提高CMAC神经网络实时在线学习的快速性和准确性,采用了基于信度分配的CA-CMAC-AMS学习算法。其仿真结果与传统的数字PID控制相比较,表明了该复合控制提高了减摇鳍控制系统的减摇效果,并具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。     

OceanInfo平台中舰船操纵运动控制研究

针对 OceanInfo平台中的舰船运动控制,研究舰船在航向保持中的混沌运动及其控制问题。基于 PID控制方法的简单性和有效性,应用 PID控制进行平台中的舰船混沌运动的有效控制和航向保持,对其控制参数难以确定的问题,提出改进的动态混沌粒子群优化（PSO）算法进行控制器参数整定并进行仿真实验。实验结果表明：本文提出的改进优化算法能够实现 PID参数的优化整定,其结果能够更为有效地进行舰船航向保持及混沌运动控制,且方法简单、容易编程实现。     

Application of H infinite control to ship steering system

1Introduction Whensailinginwaves,thestateofshipsteeringisina constantdirectionmostly.Intheconditionofexisting thedisturbanceofwave,windandflow,theship shouldkeepacertainheadingprecisionunderthecon trolofauto pilot.Alongwiththevariationofshipload condition…     

船舶航向非线性系统的鲁棒自适应控制

考虑船舶航向控制系统模型中存在非线性,并且模型参数是未知的情况下,利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论,提出了一种鲁棒自适应控制新算法。以“育龙”轮为例,进行了鲁棒自适应自动舵设计,并利用 Ｍａｔｌａｂ工具箱进行了仿真研究,结果证明该算法十分有效。