混合智能控制浅析

文章从自动化技术与智能控制出发，简要介绍了自动控制领域的各主要研究方向，并以神经网络、模糊控制和专家系统为基础，分析了混合智能技术的特点、应用及其发展方向。     

船舶运动路径跟踪迭代滑模控制设计

针对欠驱动船舶带有的内部不确定、外界干扰下路径跟踪控制问题,提出基于差分进化算法的自适应迭代滑模跟踪控制方法,以提高控制系统性能.以分离型船舶非线性模型为基础,利用绝对有界的双曲正切函数进行迭代滑模面设计.计算机仿真验证了该方法的可行性.     

基于现代混合推进技术的船舶节能

船舶节能的措施有多种,船舶混合动力推进系统是其中一个很有潜力的研究课题。本文主要介绍了混合推进装置的组成、排气热能回收系统以及热能回收系统的工作模式,阐述了船舶混合推进的发展现状,然后通过一个实例说明了混合推进带来的经济效益和节能效果,最后阐明了效率更高且实用的动力装置的发展方向。     

船舶运动控制研究

首先对船舶运动控制研究中存在的问题进行了分析, 认为其研究中主要存在三方面的问题, 即用于控制器设计的模型存在不确定性问题、控制器设计模型的非线性问题和执行机构的问题, 针对这些问题, 利用鲁棒控制和鲁棒自适应控制理论, 提出了解决这三方面问题的控制策略, 经仿真研究证实其控制效果是令人满意的。     

风帆助航船舶运动模型

分析了处于复杂环境下的风帆受力, 给出了风帆在最佳攻角下的受力函数。基于船舶运动与主机转速之间的耦合关系, 得出了船舶主机输出转矩与油门杆位置的拟合函数。以76 000DWT大型远洋散货船“文竹海”号为研究对象, 根据实船参数建立了4自由度的风帆助航船舶运动模型。仿真结果表明: 添加风帆后船舶速度增大, 横摇角减小, 但偏航增加。添加风帆后, 在相同时间内船舶行驶的里程、最佳攻角下的船速与横摇幅度都随风速的增大而增大, 但横摇角小于15°, 在安全范围之内。可见, 船舶运动模型符合实际船舶运动规律, 是有效的。     

基于专家系统的船舶配载智能控制策略

利用专家系统的反向推理和正向推理相结合的多级控制策略, 提出船舶装卸载分轮次序中确定货物装载位置、能力、顺序的控制原则和约束条件及实现原理。通过控制船舶的浮态和强度, 提高船舶压载水的速率及排放能力, 保证货物装载过程中压载水与货物操作相适应, 保证船舶在港内装卸载过程中强度满足要求, 确定船舶配载方案及船舶装卸载分轮次序。实船计算结果表明该策略提供了船舶装卸载操作每一步货物的数量、装舱顺序、时间及船舶浮态等性能指标, 能迅速、准确地确定船舶配载方案及操作步骤, 提高船舶的配载效率, 避免船舶配载中的盲目性。     

规则波中船舶运动六自由度数学模型

为了提高船舶操纵模拟器的精度, 应用船舶操纵性分离建模理论, 基于傅汝德-克雷诺夫假设, 将船舶近似为箱型船, 估算波浪对船舶六自由度运动的干扰力与力矩, 并将波浪的干扰力与力矩作为外力与力矩的一部分, 叠加到分离型船舶运动数学模型中, 建立了船舶在规则波作用下六自由度船舶运动的数学模型, 给出5级海况下船舶全速旋回运动响应的时间历程仿真曲线。仿真结果显示: 仿真结果与相关文献结果相近, 运动趋势一致, 能够满足大型船舶操纵模拟器对船舶运动数学模型仿真的精度要求, 同时船舶运动数学模型由3自由度增至6自由度, 提高了模拟的逼真度。     

常规船舶操纵运动计算机模拟

通过对船舶四象限操纵运动数学模型结构的研究，考虑船、浆、舵、风、流、浅水等因素的影响，进行了仿真计算。仿真结果同“明海”轮的实船数据进行比较，精度满足要求，表明仿真计算是可行的。     

船舶操纵运动的模糊自适应控制系统

船舶操纵运动控制过程中,由于转向角度可任意设置,系统的航向偏差和偏差变化率有时可能会很大。本文在进行船舶操纵运动模糊控制设计中,为使系统工作平稳,研究了一种根据系统工作过程中的偏差和偏差变化率自动校正比例因子的算法,以实现船舶航向自适应控制。同时为满足系统的稳态性能,该系统中不宜采用模糊了ＰＩ控制器。仿真结果显示了该系统设计的合理性。     

船舶操纵运动的神经网络控制系统研究

船舶在航行时由于航行工况和环境变化多端,受力十分复杂,使得船舶操纵运动特性具有非线性、时变性和干扰的复杂性等特点．文中基于神经网络控制的自学习和自适应性,研究了三种无监督学习的船舶操纵运动神经网络控制系统,并对系统在混合干扰情况下进行了仿真研究,与优化后的传统PID控制系统进行了比较．     

舰船波浪中运动时域预报方法研究

舰船摇荡运动影响到舰载机的起降率和舰载武器的使用精度,因此研究舰船摇荡运动预报具有重要实用价值。对舰船摇荡运动时域预报的发展和研究现状进行综述,分析了各种时域预报方法在舰船运动极短期预报中存在的问题和其优缺点,通过比较可看出,支持向量机等较为新的预测方法比传统预测方法具有更长的预报时间和更高的预报精度。     

非自航工程船舶智能定位系统的开发研究

针对非自航工程船舶动力学模型难以精确建立，定位控制精度不高的问题，提出了一种基于模糊控制技术的工程船舶定位控制系统，重点探讨了模糊控制器的设计．经实际项目的验证，其控制精度满足施工要求．同时结合实际应用中的问题，对模糊控制器作进一步改进，使其控制精度得到提高．     

船舶的制动和保向性研究

在狭窄或者受限制的航道或水域,如何既能够有效地对船舶制动,又能在制动的过程中不会产生较大的船舶偏转和偏移,在有限的航道或水域中对船舶进行有效的操纵．是保证船舶航行安全的要点,本文根据实际操船经验,介绍了船舶在航道或狭水道中制动时的保向措施。     

船舶航向非线性系统的模糊神经网络智能控制器设计

船舶航向控制系统具有典型的非线性和不确定性特性,并受自动舵执行能力的约束,这使得作为船舶智能化基础的航向控制极具挑战性。首先分析了船舶航向运动特性,给出带有舵约束的航向运动非线性数学模型;然后以模糊神经网络为控制器结构,在噪声加入和参考轨迹设置算法的支持下使用遗传算法对控制器参数进行自动搜索和优化,设计一种船舶航向智能控制器;最后对航向控制进行仿真。结果表明,所设计的航向智能控制器对船舶参数摄动和扰动具有良好的鲁棒性能。     

船舶静止受外力作用运动规律探析

本文在假定理想条件下,探讨船舶受外力作用时的运动状态改变规律,通过力学原理进行计算推导,结合船舶操纵实践,分析不同受力情况下的船舶运动,并给出操作建议。     

面向动静态混合环境的智能车运动规划方法

针对存在动态和静态障碍物环境中的智能车运动规划问题,本文提出一种基于三维搜索的方法。该方法首先在笛卡尔坐标系中增加时间维度以建立时间-空间栅格,构建不同车速下的车辆运动基元;将智能车转化为多个圆心组成的线段,采用膨胀静态障碍物的方法进行不规则障碍物碰撞检测,运用时间间隔法将动态障碍物碰撞检测简化为线段交叉性检测;构建包含最大速度和加速度约束的速度启发式函数,用于引导搜索树在时空空间中快速到达目标位置和速度;最后基于启发式方法和局部运动规划方法在时空栅格中进行搜索,获取融合时间信息和“停止-等待”等决策信息的运动轨迹。实验结果表明：本文运动规划方法在动静态混合环境中能够引导智能车安全行驶,相比速度障碍方法,安全行驶的平均成功率提升23%;相比混合A*方法,平均成功率提升19%,行驶耗时缩短21%。     

三峡库区桥区河段船舶运动模型与仿真研究

三峡成库后,库区在建跨河桥梁日渐增多,为避免或减少船桥碰撞事故,从船舶驾驶与避碰的角度,以石忠高速公路忠县长江大桥为研究对象,运用船舶操纵理论,建立船舶在桥区水域受风、流影响偏航数学模型,并通过仿真技术模拟船舶在桥区河段运动航迹,显示船舶通过大桥上下行三维视景,为研究三峡库区跨河桥梁主动防撞提供理论依据。     

一种智能动态矩阵控制研究

本文研究了一种新型控制算法──智能动态矩阵控制算法。文中提供了计算方法并进行了仿真研究。重点讨论了该算法在对象参数和时滞等发生时的鲁棒性。与常规动态矩阵控制相比,该算法具有良好性能且无需复杂计算,很适合于工业控制应用。     

基于Fuzzy-PID组合智能控制理论的船用锅炉水位仿真研究

船用锅炉是决定船舶航运安全稳定的重要因素。其蒸汽、压力、温度这些非常重要的控制量与汽包水位有着密切的联系。利用模糊控制理论设计锅炉水位模糊控制系统和传统PID控制器优势互补,并应用MATLAB软件对该控制系统进行验证,仿真结果表明该系统对锅炉水位可实现实时最佳控制。