船舶操舵陆上仿真系统的研制

本文提出了一种新颖的旨在缩短船舶自动舵产品研制周期并降低海试成本的船舶操舵陆上仿真系统,并介绍了其硬件组成、各模块功能以及系统软件的设计.船舶操舵陆上仿真系统具有可扩充的船舶模型数据库,通过半物理和全数字两种仿真形式,既可用于检验实际自动舵产品的操舵性能,亦可对自动舵控制算法进行计算机仿真测试.实际使用表明,该系统运行可靠、结果可信.     

船舶自动舵控制算法仿真测试平台

为了方便科研人员进行船舶运动控制算法研究,采用Visual Basic 6.0开发了一套基于Norrbin六自由度非线性船舶运动数学模型的船舶自动舵控制算法仿真测试平台.该平台提供了标准的输入、输出数据接口,用户据此编写航向保持控制算法,不限编程语言和控制算法类型.大量的航海计算、船舶运动数学模型、海况干扰、海图显示、曲线显示、航线规划、报警等程序由测试平台给出.测试结果可与内设算法进行比较,并以简易海图、数字、曲线、综合性能指标的形式显示.以自行设计的航向保持PD控制器作为外接控制器对本系统进行测试,结果令人满意.本测试平台具有界面友好、简洁易用、成本低廉的优点.     

基于模糊控制原理的船舶自动舵设计

在现代船舶控制系统中,自动舵的运用给船舶的运输安全提供了重要的保证,但是由于自动舵系统具有非常复杂的时变和不确定性特征,传统的自动控制技术已经很难满足其要求,因此必须采用智能化的控制算法来实现自动舵系统的高效运行。本文通过建立精确的自动舵控制数学模型,结合模糊控制原理和滤波算法,实现了自动舵性能的提高。文中简要概述模糊控制的原理,给出了若干的仿真控制曲线,文末给出了自动舵的稳定性控制仿真曲线。     

基于神经网络的船舶自动舵控制算法研究与分析

为了研究不同神经网络模型对船舶自动舵性能的影响,实现了基于不同种类神经网络的自动舵控制系统算法仿真。将影响船舶航行的因素进行量化处理作为神经网络的输入;网络训练样本则来自上海海事大学高级船员考试系统中的记录,并对其中的数据进行优化筛选处理;采用DeepLearnToolBox工具实现对获取的样本进行有监督的训练。通过航行模拟实验可知,相较于传统浅层神经网络,基于深度神经网络的自动舵控制算法具有较小的误差及较高的控制精度,与资深船长的模拟操船误差最小仅为5.2%。     

基于硬件在环的舵鳍联合减摇实验系统设计

针对在实验室条件下如何验证船舶舵鳍联合减摇控制器性能和效果的问题,设计并构建基于Matlab/Simulink环境下的硬件在环仿真实验系统。该系统采用实际装备中的控制器,并在控制器中编写船舶航迹保持控制算法及舵鳍联合减摇的最优控制算法,利用实际的物理信号进行实时通信,完成半实物仿真实验,结果表明,该实验系统能够实现舵鳍联合减摇的模拟仿真,舵鳍联合减摇控制算法有效可行。     

航行控制算法的智能评估架构设计

控制算法测试验证评估是确保智能船舶航行性能可靠性和安全性的关键。本文梳理了国内外智能评估技术的发展现状,以Transas船舶航行模拟器为船舶智能航行虚拟测试平台,进行航行控制算法测试评估。根据船舶直线段和弯曲段航行特征建立评估指标,提出航行控制算法智能评估系统的设计思路、框架结构和构建流程,初步建立虚拟仿真测试下的船舶航行控制算法智能评估体系,指出该智能评估系统所涉及的关键技术。基于以上研究,对船舶航行控制算法虚拟测试评估技术和未来改进方向进行总结。     

基于PLC的船舶自动舵控制系统设计及其仿真

在我国的工业控制体系中,PLC控制器获得了非常广泛的应用,通过与计算机控制系统的结合,人们能够很好的实现远程的自动化监控,同样在船舶自动舵控制领域,PLC控制系统正逐步获得推广和应用。本文主要根据船舶自动舵的控制特点,结合了优化控制算法,设计了一种PLC控制系统,并给出了核心硬件框图和部分的控制优化算法。通过仿真,得到了船舶在自动运行时的模拟轨迹图,可以看到该设计取得了较好的控制效果。     

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。     

一种FLC-PID混合控制自动舵研究

提出将FLC与PID控制算法结合起来构成FLC—PID混合控制器,设计出一种船舶航向FLC—PID混合控制自动舵系统。以野本模型（Nomoto）作为船舶运动控制系统的受控对象,分别讨论了确定模型和在外界干扰下的不确定模型,根据大连海事大学实习船“育龙”号的资料建立了船舶运动模型,仿真试验结果表明FLC-PID混合控制自动舵比单一PID型自动舵具有超调小、响应快的动静态性,并针对船舶模型的摄动具有一定的鲁棒性。     

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。     

基于X-LMS自适应逆控制理论的船舶自动舵研究

本文分析了自适应逆控制理论和X—滤波LMS自适应逆控制算法，并针对船舶自动舵特点，用修正传递函数的方式来稳定船舶操纵模型，使用LMS算法对船舶进行模型参数辩识和控制器的设计。仿真结果表明，与PID控制相比，X—滤波LMS自适应逆控制算法具有动态响应快，抗扰动性好等特点。     

中小型船舶自动舵远程智能电控系统

目前多数中小型自动舵船舶采用的控制系统,多为以本地船舶数据为基础的本地实时控制系统。此种系统虽然能够一定程度上减轻船舶驾驶强度,但是存在安全数据无法实时自动远程反馈,不支持远程应急处置操作的问题。因此提出中小型船舶自动舵远程智能电控系统设计。基于智能化技术,通过采用PCL远程控制架构,对中小型船舶电控系统的硬件结构、算法策略进行重新设计,增加网络数据交互功能硬件与算法,实现电控系统具备远程智能控制的功能。测试证明,设计系统兼容性好、功能稳定、易用性强,能够很好地满足中小型船舶的日常应用。     

基于BP神经网络的PID在船舶自动舵中的应用与研究

神经网络算法在信息采集和处理上具有性能优越、精度高等优点,近年来引起广泛重视。随着船舶工业向着自动化、信息化的发展,传统的船舶自动舵在操作性和可靠性上已经不能满足工业的需求。本文基于BP神经网络优化算法,设计一种新型的船舶模糊PID自动舵,并系统研究该船舶模糊PID自动舵的原理和结构组成。     

基于非线性PID的船舶航向自动舵设计

本文针对线性Nomoto船舶运动模型,讨论了一种非线性PID船舶航向自动舵的设计方法,该非线性PID船舶航向自动舵设计简单,在航向自动舵传统PID设计方法的基础上,串连一项非线性函数便可实现,设计过程中需要合理的构造非线性函数。本文以大连海事大学实习船“育龙”号为例进行仿真研究,仿真结果表明非线性PID型控制比传统的PID型控制具有优越的动静态性能,鲁棒性能好。     

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。     

船舶航向模糊控制自动舵系统的设计研究

根据传统ＰＩＤ自动舵的优点和不足，提出了一种由自动驾驶系统的航行信息收集模块和自动航迹保持模块，与一种模糊ＰＩＤ控制器一起构成的自动舵系统的设计方法。经过仿真试验证明，该控制器是有效的，而且船舶自动舵系统的性能也有明显提高。     

两种响应型船舶运动模型的对比及适用性分析

船舶运动模型作为自动舵性能检测平台的基础与核心,对于自动舵的研发、调试及船舶运动控制算法的设计都有非常重要的意义。现有的航迹航向自动舵检测平台普遍使用简化的一阶线性KT方程。由于忽略船舶回转运动中的纵向速度变化以及首摇角与横向速度之间的耦合,在实际使用中具有一定的局限性。本文引用国际电工委员会制定的航迹自动舵标准(IEC62065)中提出的船舶运动模型,并对其进行仿真,将仿真结果与一阶线性KT方程的仿真结果进行对比分析,讨论一阶线性KT方程的适用范围。同时介绍改进的一阶非线性KT方程的形式并进行仿真试验,结果表明其与IEC62065中非线性模型相似度较好,且减少了计算量。     

基于DSP的舰船PID自动舵监控系统的研究

舰船PID自动舵保障了船舶航向、航速等技术指标的控制水平,是舰船自动化的重要组成部分。为了提高舰船PID自动舵的运行可靠性,大型船舶均装备有相应的舰船PID自动舵监控系统。本文主要介绍一种基于数字信号处理器(DSP)的舰船PID自动舵监控报警系统,并进行该自动舵监控报警系统的硬件搭建、软件设计和监控模拟量分析等工作。     

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EASY5的船舶电液舵机系统仿真研究

舵机电液系统仿真是研究船舶舵机液压系统动态性能的重要手段,通过仿真可得出液压缸油腔体积变化、负载变化等对系统的具体影响.针对某船舶舵机电液伺服系统,建立了基于MSCEASY5仿真平台的仿真模型,通过选择典型工况和参数设定值对仿真模型进行校核和调试,并以此仿真模型对几种典型工况的动态性能进行仿真分析,研究结果为该型船舶舵机液压系统的设计、试验和使用提供参考.