基于船舶到港时间预测区间的集装箱码头泊位分配鲁棒优化研究

集装箱船舶到港时间具有不确定性。为增加泊位分配计划的鲁棒性,本文根据船舶到港时间预测区间,为每艘船舶添加不同的缓冲时间,建立基于船舶到港时间预测区间的泊位分配鲁棒优化模型。实例表明,本文提出的模型在减少船舶离港延迟时间上表现较好,可为集装箱码头泊位分配提供依据。     

启运港退税的航线网络鲁棒优化

为解决未来启运港退税政策扩围后启运港的选择和运输网络优化问题,基于港口容量限制和未来运输需求的不确定性,通过将启运港的因素考虑到内支线集装箱运输网络的优化中,分析支线间的多式联运问题,建立鲁棒优化模型,并使用情景分析法对不确定性参数进行描述。论证得出:鲁棒优化模型可有效降低支线网络中启运港的选择风险;使用粒子群-蚁群算法对鲁棒优化模型的求解及仿真证明该算法和鲁棒优化模型的有效性。     

不确定天气海况下班轮航线船期规划鲁棒优化

为提高班轮运输对天气海况不确定性的抵御能力,建立一个用以解决考虑迟到罚金和时间敏感需求的单船班轮航线与船期规划问题的确定性模型,并应用鲁棒优化理论和对偶理论针对两种经典的不确定性集合,有界不确定性集合和总量受限的有界不确定性集合,分别推导出该确定性模型对应的鲁棒对等式。选取北极航线沿线重要港口进行案例分析,结果验证了模型的正确性和有效性。数值结果表明:鲁棒优化模型所避免的风险远大于牺牲的利润;为避免罚金,船舶倾向于遵守船期;港口在航线中计划到访的次序决定其不确定性总量上限对整条航线的影响权重;设置减速增长型不确定性总量上限可以有效提高航线的鲁棒性。     

不确定广义系统的鲁棒容错控制

对一类具有范数有界参数不确定性广义系统,运用矩阵不等式方法,提出了一种鲁棒容错反馈设计方法。利用该方法设计的闭环系统,不仅针对执行器发生故障时具有完整性,而且对所有容许的参数不确定性具有鲁棒性。     

面向最小EEOI的船舶航速矩不确定分布鲁棒优化

船舶能效营运指数(Energy Effciency Operational Index,EEOI)与航速、水道环境等因素密切相关,寻找最优主机转速来实现航速优化是降低EEOI的重要方式。引入矩不确定鲁棒优化(Distributional Robust Optimization under Moment,DRO-MU)理论,并建立模型,计算上、下水工况,考虑多航段内水流速度的不确定性分布,以各航段的主机转速作为设计变量,航程时间与航速限阈作为约束条件,通过以追求最小EEOI为目标的优化模型,得到鲁棒性较高的分段航速优化方案,计算结果表明:该方法能在约束范围内有效改善船舶的EEOI能效特性,且能更好地反映真实情况,更具合理性与优越性。     

考虑未知死区输入的船舶鲁棒自适应动力定位控制

为解决动力定位船舶的模型结构和参数不确定、执行伺服系统的死区非线性问题,基于Backstepping方法提出了一种具有死区补偿机制的鲁棒自适应动力定位控制算法.该算法采用鲁棒神经阻尼技术对模型不确定性进行逼近,同时引入平滑的死区逆模型对死区输入进行补偿,以确保动力定位船舶能够稳定地保持在期望的位置和航向.基于Lyapu...     

基于矩不确定分布鲁棒优化的船舶舱室布局设计

船舶舱室布局所涉的评价指标通常具有不确定性,诸如环境载荷等参数通常以不确定性的随机变量形式参与计算,且其概率分布的期望及方差等指标往往也是不确定的。本文采用矩不确定分布鲁棒优化方法,解决含矩不确定参数的船舶舱室布局min-max优化问题。将各舱室的全局位置参数、相对位置参数和质量分布参数加权整合为目标函数,建立全船范围内的舱室布局DRO-MU优化模型,采用拉格朗日对偶原理将其转为确定的半定规划问题以便求解。算例验证了本文方法的合理性与优越性,该方法针对性地用于解决含矩不确定参数的船舶舱室布局问题具有鲜明特点。     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

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。     

船舶在港停泊时间的因素分析

分析船舶在港停泊时间的长短，对船舶运营和码头经营的效益，具有十分重要的意义。从船舶在港停泊时间的基本含义入手，通过对船舶在港停泊时间的构成分析，提出了明确的缩短船舶在港停泊时间的具体办法。     

线性不确定离散系统的鲁棒H∞控制器设计

研究了一类具有范数有界非线性不确定性的线性离散时间系统的鲁棒H∞控制问题.目的是设计输出反馈控制器和估计不确定性的界,使得闭环系统鲁棒稳定且具有给定的H∞性能水平.首先,利用二次Lyapunov函数方法给出了无激励系统的鲁棒H∞性能分析结果,然后,通过线性矩阵不等式方法,分别给出了鲁棒H∞性能所能容忍的不确定性的界的求...     

带不确定动态的欠驱动水面船舶鲁棒自适应路径跟踪控制(英文)

A robust adaptive control strategy was developed to force an underactuated surface vessel to follow a reference path,despite the presence of uncertain parameters and unstructured uncertainties including exogenous disturbances and measurement noise.The reference path can be a curve or a straight line.The proposed controller was designed by using Lyapunov’s direct method and sliding mode control and backstepping techniques.Because the sway axis of the vessel was not directly actuated,two sliding surfaces were introduced,the first one in terms of the surge motion tracking errors and the second one for the yaw motion tracking errors.The adaptive control law guaranteed the uniform ultimate boundedness of the tracking errors.Numerical simulation results were provided to validate the effectiveness of the proposed controller for path following of underactuated surface vessels.     

船舶操舵系统的鲁棒自适应控制

本文主要研究自适应控制在工程实现中的鲁棒性问题。对模型参考自适应控制提出了可变式参考模型方法，对自校正控制则分别采用可变式性能指标与自适应人工神经元预测模型方式，从而增强了自适应律在对象时变、非线性等引起模型失配情况下的鲁棒性，也大 大扩大了自适应控制的应用范围。最后，就自适应控制在船舶操纵中的应用，分别以实船试验与仿真结果对上述结论进行了验证。     

船舶航向保持的鲁棒神经网络控制

设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统.这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力、非线性函数映射能力和闭环增益成形算法的鲁棒性结合起来,改善了系统的鲁棒性能.这种方法设计过程简单,物理意义明显.     

船舶主机调速系统的鲁棒PID控制研究

调速系统是船舶主机遥控系统的核心组成部分,目前国内外先进的船舶主机调速系统大多采用了数字式调速器,使主机遥控向“智能化”方向发展．常规的PID控制最主要的问题是参数整定问题,一旦整定完毕,在整个控制过程中将是固定不变的,而在实际系统中,由于过程中会出现状态和参数的不确定,系统很难达到最佳的控制效果,严重的话可能导致系统的不稳定．该文介绍了鲁棒PID控制在船舶主机转速系统中的应用,由仿真结果可知,该控制方法有良好的控制性能和鲁棒性．     

鲁棒极点约束的船舶减摇控制研究

针对存在随机海浪干扰、未建模动态和模型参数不确定性的船舶,兼顾控制器输出约束,提出采用LMI(Linear Matrix Inequality)区域进行闭环极点配置,考虑混合灵敏度S/R/T问题,设计了具有鲁棒极点约束的船舶减摇鳍H∞控制系统,对混合灵敏度S/R/T问题、权函数的选择等问题进行了研究,通过仿真验证了这一设计的可行性,所设计的船舶减摇鳍系统不但具有抗干扰性能,而且具有鲁棒稳定性.     

基于Backstepping的船舶航向自适应鲁棒

针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点，提出了一种基于Backstepping的自适应鲁棒控制器非线性系统的设计方法．为了消除静态误差，设计过程中引入了积分器，并借助Lyapunov函数证明了该控制策略使得闭环系统全局一致最终有界，选取恰当的设计参数可保证航向保持误差任意小．仿真结果表明所设计的控制器是有效的．     

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。     

基于凸集模型的船舶坐墩配墩鲁棒设计方法

提出了船舶坐墩支墩配置的鲁棒设计方法.用凸集模型描述支墩组合刚度的不确定性,用极小化不确定性参数不满意度函数的方法实现目标函数的鲁棒性,用一个优化过程分析约束函数的最劣值实现约束函数的鲁棒性.计算示例表明,用所提方法得到的设计方案优于直接极大化不确定性参数最小值的结果.