人工神经网络控制器在水下无人运载器导航中的应用

本文以水下无人运载器（AUV）绕平面圆周航行的速度、位置控制为例，推广到任何轨迹的控制问题。利用神经网络学习AUV运行的内在规律，预测未来一步的运行情况，并用改良的PID方式前馈与后馈相结合控制其执行机构。系统学习、预测及PID各增益量利用GESA（GuidedEvolutionarySimulatedAnnealing）全局优化方法求得。本方法具有自适应性、强非线性及前馈控制等特点，优于其它一般的控制器。     

大风浪中多因素优化航向航速选择

本文在全面考虑风浪对舰船影响的基础上,提出了如何在非规则波中优选航向、航速的模式。其要点是给出每一影响因素的允许概率 P_a,再根据当前海况和设立的航向、航速计算出实际的值 P_a,两者相减加权后逐一代入耐波性评估公式,得出该航向、航速下的耐波性评估值 R_x。随之用多变量函数极值解法中的因素交替法,优选出 R_x 最小的航向航速。全部计算必须在计算机上进行。本文提出的这种新的思考方式,目的是推动以定量为持征的大风浪中航行问题及早解决。     

基于节能省时航行的新型航向控制系统设计

为设计出既能缩短航程又能降低能耗的新型船舶航向控制系统,本文系统分析了船舶运动的非线性数学模型和常规的航向比例-微分-积分(PID)控制算法;在此基础上运用遗传算法(GA)在线自动优化整定常规的PID控制参数,从而实现反馈控制和保证系统的稳定性,运用小脑模型(CMAC)神经网络进行前馈非线性控制、进而抑制源自船舶内外部的非线性干扰,最终确保系统的控制精度和响应速度;在船舶操纵模拟器上对所设计的新型航向控制系统作了仿真试验,试验结果表明:该系统性能优越可靠且具有较强的鲁棒性。     

船舶航向计算动词PID自动舵设计

研究一种新的智能控制算法——计算动词PID控制算法在船舶航向控制器设计中应用.以非线性船舶运动模型为对象,详细地设计了一种计算动词PID控制器,并应用MATLAB软件进行仿真试验.仿真结果表明该智能控制器能够快速准确地跟踪设定航向,同时表明当模型参数摄动时,具有强鲁棒性.     

无线角度传感网式移动数字分罗经及方位测量系统

罗经系统是船舶指示航向及测量目标方位的重要设备,是船舶操纵控制的核心系统.船舶关键仪器输出数字化是船舶自动化控制发展的基础.无线角度传感网式船用移动数字分罗经及方位测量系统,实现了分罗经显 示及目标舷角、方位的数字化测量,克服了传统分罗经的缺点,提高了数据测量可共享性及终端的便携性、可移动性.系统在实验环境中进行仿真测试,系统响应能力、表达实时性及测量精度均达到实船应用要求,能有效地应用于现代船舶驾驶台仪器仪表系统.     

船舶横向运动多变量随机控制研究

本文基于多变量随机最优控制理论研究船舶横向运动多变量随机控制规律.文中提出两种控制规律,一种是次优控制规律,该方法简单实用但控制性能较差,另一种是最优控制规律,该方法是利用成形滤波器将有色干扰白化,并将系统模型扩充而实现的,这需要对扰动进行估计建模,因而算法上较复杂,但控制性能较前者高.文中针对典型的船舶模型及航行工况进行了大量的仿真,给出仿真结果,并对两种方法进行了比较.在减少横摇角、横摇角速度、艏摇角、艏摇角速度及横荡速度方面,次优控制可取得20%-50%的效果,但横荡位移增加了14%.最优控制可取得60%-78%的效果,但横荡位移增加了6%.在实际应用时,可按船舶实际情况选用其中一种控制规律.     

船用数字式航向复示系统的设计

本文详细阐述一种船用数字式航向复示系统的系统配置，硬件组成与软件流程，该系统能与几乎所有国产陀螺罗经相联接，并具有很强的带负载能力，工作可靠，性能价格比高。     

X舵与十字舵潜艇稳定性对比分析

诸多潜艇强国对X舵潜艇的应用,说明了其背后巨大的实际应用价值。X舵操纵能力较十字舵更优是公认的,但X舵潜艇在实际研究过程中航向稳定性性能是一直被忽略的问题。为了解X舵潜艇相比于十字舵潜艇的航向稳定性如何,首先利用CFD方法研究SUBOFF标模来验证数值模拟的可行性,然后对某十字舵与X舵潜艇在不同工况下进行数值仿真,计算出与潜艇航向稳定性相关的水动力导数,最后比较研究2种操纵面稳定性差异。对比分析结果表明,原十字舵潜艇方向稳定性指数为0.021 46,新设计的X舵潜艇方向稳定性指数为0.249 03。说明设计的X舵潜艇满足稳定性要求,并有足够的裕度为改进潜艇其他性能提供设计空间。