基于PID算法的船舶航迹自动控制方法

由于当前船舶航行环境日益复杂易造成船舶航迹偏离等问题,一旦船舶偏离航行易造成严重的安全问题,因此对船舶航迹进行精准控制的要求也越来越困高。由于传统方法缺失自动校正航线等功能,对船舶航迹进行控制仍存在延时、误差等问题,不利于船舶进行准确航行。为了实现船舶航迹自动控制的功能,结合PID神经网络算法对船舶航迹控系统进行优化,基于模糊算法对船舶航行参数进行控制和调整,以便提高船舶沿航线进行准确航行,同时在船舶偏离航线时及时进行检测和校正保持船舶沿标准航迹航行。为检验该方法的有效性,进行了仿真实验,实验结果证明基于PID算法的传播航迹自动控制方法有利于准确保障航迹,自动对船舶航行数据进行分析和矫正,保持船舶控制系统的良好性能。对我国航海战舰控制航迹有一定的指导意义。     

海上多船行驶自动避碰系统设计

随着航运事业的发展,船舶数量不断增加。船舶的行驶环境复杂多变,易造成船舶航行偏移现象,在多船舶同时行驶的海域易出现船舶碰撞等问题,严重威胁着船舶航行的安全。为提高船舶航行安全,减少船舶碰撞事故的发生,对海上多船行驶自动避碰系统进行了创新和优化。利用PID控制方法对船舶行驶领域多目标航迹检测系统进行创新,以期达到更精准、快速的船舶避碰检测控制系统设计目标。通过该系统对船舶航迹航行状态进行检测控制,从而避免船舶在行驶过程中受外界环境影响出现的航迹偏离及信息延时导致的船舶碰撞等问题。为了保障船舶自动避碰系统的有效性,对船舶避碰检测和控制情况进行仿真实验。仿真结果表明:该系统可及时有效地对船舶会遇的可能性做出精准分析和有效判断,并及时控制船舶航迹及速度,以便科学合理的执行船舶避碰方案决策,从而有效避免船舶碰撞事故,保障船舶航行安全。     

半潜式航行体横滚调整方式分析

半潜式航行体是遥控猎雷系统的重要组成部分,其姿态和航迹对系统探测精度影响较大。本文以加拿大遥控猎雷系统中的"海豚"半潜式航行体作为原型,建立其运动方程组,分别在不同航行深度和不同航速下对后水平舵板调整航行体横滚和垂直舵板调整航行体横滚时航行体的姿态和航迹偏差进行仿真分析,为航行体实际控制提供控制依据。仿真结果表明:水平舵差动和垂直舵差动对航行体横滚姿态调整能力基本相同,航行体航迹偏差对垂直舵差动敏感。因此建议采用水平舵差动方式来调整航行体横滚,垂直舵只做航向控制。     

基于遗传算法的潜艇航迹定位系统设计

潜艇航行过程中受到航迹惯性扰动的影响,导致定位精度不高,为了提高潜艇的航迹性能,提出基于遗传算法的潜艇航迹定位系统设计方法,以潜艇航行的俯仰角、横滚角和转向惯性力矩等参数为约束指标,构建潜艇航迹定位的姿态参量控制模型,对定位姿态参量采用遗传算法进行融合滤波,结合Kalman滤波进行小扰动抑制,提高潜艇航迹定位的抗干扰能力,实现航迹定位控制律优化。在控制模块进行算法的程序加载,实现定位控制系统的优化设计。仿真结果表明,采用该方法进行潜艇航迹定位控制的精度较高,定位抗干扰能力较强。     

基于数据挖掘的船舶航迹点生成算法

随着船舶航运事业的发展,对船舶航线生成控制精度要求也越来越高,传统船舶航迹生成方法受航行环境影响较大,船舶航迹经常发生偏移等状况,难以保障船舶航行的精准和安全度,不能满足当前船舶航运事业的发展的要求。基于以上背景对船舶航迹点生成算法进行深入研究,结合数据挖掘法对船舶航行稳定性、安全性和经济性的角度出对船舶海量数据进行挖掘,对船舶轨迹点生成方法进行创新和优化。以便精准对船舶航迹点进行规划和决策,增强船舶航行过程中的抗干扰能力,提高船舶航行效率和安全,优化船舶通航避免船舶航迹点错误等问题。为了检验该方法的可行性,对船舶航迹点生成控制算法进行测试,通过对测试结果进行分析证实,基于数据挖掘的船舶航迹点生成算法可更加精准有效的对船舶航行位置进行控制。由此证实,该方法具有较高的仿真精度,适用于船舶航迹点生成控制算法的仿真研究工作。     

基于进化算法的舰船航迹建模与仿真

舰船航迹自动化控制是提高舰船航行安全性的关键所在,将进化算法应用到舰船航迹建模中具有一定的可行性,对降低舰船航行成本、提高舰船航迹的自动化水平起着重要作用。本文概述了进化算法的基本流程和特点,提出基于进化算法的舰船航迹建模,并对舰船航迹建模进行仿真,得出混沌进化算法建模效果优于基本算法建模效果的结论,为提升基于进化算法的舰船航迹自动化控制系统的性能提供参考。     

模糊-反步串级控制方法在气垫船航迹保持中的应用

为了改善气垫船的操控水平,使其能够准确地沿着预定航线航行,尽快到达目的地,采用具有协调控制策略的串级控制结构实现了航迹串级控制系统的设计.在这一控制系统中内环采用基于非线性运动模型的反步控制方法进行内环副控制器的设计;外环引入模糊控制的方法进行外环主控制器的设计.此外,根据人在驾驶汽车时使车走直线的驾驶经验,提出了仿人驾驶的航迹跟踪设定角的设计方法,通过可视图在设定航迹线上的交叉点计算航迹跟踪设定角.半实物实时仿真结果表明,该航迹串级控制系统具有较好的性能,在风扰动作用下,较高航速航行时亦能很精确地跟踪给定航迹.     

欠驱动自主水下航行器航迹追踪控制

针对自主水下航行器控制需求建立了水下航行器在平面的运动学和动力学模型,具有内部耦合项和不确定性干扰的特征.在航行器驱动器数量少于自由度的情况下,提出了一种在二维平面内的航迹追踪控制器.控制器在预设路径输入的基础上,通过视线法确定航行器目标前向速度和转向角速度,然后通过反步法去逆向寻找确定合适的驱动器输入,使得航行器达到目标运动状态.该控制器在航迹进行有效追踪的基础上,针对航行器不同方向运动状态相互影响的情况进行处理,通过李雅普诺夫稳定性判据验证了控制系统的稳定.最终采用数值仿真对控制器有效性进行验证,并测试了控制器的良好性能.     

人工智能的航迹控制方法研究

在船舶自动化和电气化的发展历程中,航迹控制作为一项非常重要的功能,正受到越来越多的研究。航迹控制系统中的核心部件之一自动舵,正向着高速化和集成化方向发展。由于海洋环境越来越复杂,天气变化多端,船舶的航行安全受到了更多的威胁,急需一种高性能的自动舵航迹控制系统。本文正是基于这项需求,开发出了基于人工神经智能算法的航迹控制方法,此算法具备了强鲁棒性、自适应性和高可靠性。从仿真结果看,本控制方法的性能优越,易于推广使用。     

人工神经智能在航迹控制系统中的应用

在造船业高速发展的今天,船舶的控制系统也变得更加先进,功能也越来越丰富。船舶导航控制系统已经从原来的依靠人力判断,发展成为依靠计算机智能算法的自动控制。但随着海洋环境变得更加复杂,船舶运动的非线性也日益突出,常见的航迹控制系统已不能满足要求。本文针对船舶航迹控制系统的特点设计一种基于人工神经控制算法的控制模型,并结合关联算法,论述在多航行节点情况下的算法控制性能。通过仿真结果判断,此算法的性能优越,取得良好的应用效果。     

基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制

针对水下航行环境中自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)航迹精确跟踪问题,提出一种基于模糊自适应滑模方法的AUV航迹跟踪控制算法。在建立AUV系统动力学模型基础上,将其运动通过变结构滑模控制律结合模糊逼近设计出AUV航迹跟踪控制系统,采用模糊系统实现模型未知干扰的自适应逼近,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了闭环系统的稳定性。在考虑加入外界干扰的条件下使用Matlab/Simulink软件,进行数值仿真,模拟轨迹跟踪能够达到稳定并且较平滑连续跟踪预定航迹,对干扰有较好的抑制作用。仿真结果表明了所提控制方法的有效性。     

PID航迹控制技术在舰船自动航行系统的应用

舰船自动航行系统在舰船自动化系统中占有重要地位。优秀的舰船自动化系统可以大大减轻船员的工作负担,并为舰船合理规划航线,节约舰船燃料,提升舰船的战斗力。PID航迹技术是目前应用的最为广泛的一种航迹控制技术,通过PID航迹控制技术可以保证舰船航向稳定。本文对PID航迹控制技术的原理进行了研究,并在此基础上提出了一种舰船自动航行系统的功能及架构,最后给出了PID航迹控制的基本流程图。本文提出了舰船自动航行系统功能完备,能够最大程度地为舰船作战及正常航行提供支持。     

船舶航行轨迹分析与应用系统

船舶航行轨迹的数据分析有助于改善海上航运的交通管理水平,尤其是港口等海上航线密集的区域,从而提高海上交通的安全性与航行效率。通常,船舶航迹数据的采集都是通过AIS系统和雷达共同完成,这种方式存在一定的误差,本文介绍一种基于图像处理技术的航迹分析系统,该系统利用计算机视觉技术和图像处理技术,可以高效、快速的对海量船舶航行轨迹数据进行提取和分析,本文重点介绍航迹分析过程的处理平台、信号处理方法以及图像信号的多特征融合等内容。     

船舶航行轨迹自动化控制中PLC技术研究

为有效发现水域中那些偏离正常航行轨迹的船舶,从而提高船舶航行安全性,设计基于PLC技术的船舶航行轨迹自动化控制方案。通过提取船舶航线轨迹数据的方式,弥补缺失信息的插补空隙,完成PLC数据的采集及预处理。在此基础上,度量轨迹内航行节点间的相似性,按照正常轨迹点的建模需求,实现对时间复杂度的精准分析,完成船舶航行轨迹自动化控制中的PLC技术研究。对比实验结果表明,与GMM航迹分析算法相比,应用PLC自动化控制方案后,QIE水域避障系数提高至6.32,不仅提高船舶的航行安全性,也可有效发现偏离正常航行轨迹船舶的实时所处位置。     

多船并行航行同步控制算法研究

船队在执行海上军事任务及运输时需要对列队的所有船舶航迹进行跟踪及控制,以保障每个船舶按照既定轨迹航行,同时还要保障船舶的续航能力。航行同步控制是船队同步航行的主要控制手段,不仅需要抑制船舶航行中受到的海风、海浪干扰,同时通过PD控制器对补给船舶的运动轨迹进行控制,使其按照恒定距离及角度对每只船舶进行补给。本文研究多船航行中的运动轨迹方程,通过同步控制算法对补给船舶轨迹进行控制,最后给出实验结果。     

无人水下航行器的智能航行控制

水下无人航行器是探索未知水域的重要设备,但是传统水下无人航行器的智能航行控制系统,受到水域信号传播限制,造成智能控制范围较小,为此设计无人水下航行器的智能航行控制系统。使用水域深度变换器对智能控制器进行重新设计,根据水域深度变化进行不同方式的控制切换,优化PID控制器,改变水域信号传输方式,根据需求进行多传输方式的切换;使用粒子群算法对智能控制方式进行规划,对不同水域控制方式进行最优选择,实现航行智能控制系统设计。试验结果表明,设计的控制系统能在水下2 000 m内进行有效控制,比传统控制系统多出800 m的有效范围,因此本文设计系统具备极高的有效性。     

船舶直线航行控制方案研究

随着船舶向着高速化、大型化和自动化方向发展,世界航运业进一步繁荣,同时也造成了海上交通密集和拥堵现象。为了提高船舶的航行安全,降低船舶操纵人员的劳动强度以及减少油耗,必须对船舶的航向和航迹进行精确控制。本文基于滑模控制理论和自抗扰控制技术,设计一种非线性船舶航向控制器,并研究船舶直线航行的控制方案。     

基于改进的视线导引算法与自抗扰航向控制器的无人艇航迹控制

[目的]无人艇(USV)在复杂环境情况下会出现偏离目标航线的情况,为提高水面无人艇的抗干扰能力及实际航行的稳定性,实现对航迹的准确控制,提出一种改进的无人艇航迹控制方法.[方法]根据导航信号受环境影响的情况,对GPS信号有效和无效2种情况下的航迹控制分别进行分析,在自主可控平台上设计并实现了基于模糊控制可变船长比的视线...     

船舶导航一体化网络路由算法的设计与实现

为保证船舶航行安全,提高航行效率,提出一种船舶导航一体化网络布线算法的设计方法,通过对船舶导航一体化网络布线设备结构的优化,有效地提高了航迹数据采集和处理的精度,并对航迹障碍干扰进行数值计算,根据航迹障碍距离和航迹障碍参数确定最佳航迹选择,有效地解决了航迹选择不佳导致船舶在航迹上布线费时的问题。经实现验证,该算法与传统方法相比,有较大的实用价值,在实际应用过程中,大大提高了船舶航行安全性和航行效率,从而证明了所提出的船舶导航一体化网络路由算法具有较好的性能,完全可以满足研究的需要。     

面向海面观测的海上航迹自动控制方法

针对传统海上航迹控制方法中存在的碰撞率高、控制效率低的问题,提出面向海面观测的海上航迹自动控制方法。在待控制船舶上安装航迹控制器,通过控制器观测海面并采集海面数据,参考采集到的数据,计算海面上各个干扰因素对航迹影响情况,以船体动力表达式的形式表示。最后通过控制航行方位与速度以及自动调整航迹偏差2个步骤,实现海上航迹的自动控制。通过模拟实验得出结论:海上航迹自动控制方法的碰撞率比传统方法低40%,航迹偏移率低8.02%,提升了海上航迹的自动控制效率。