非线性船舶航向控制器Backstepping设计

讨论了Backstepping(反向递推 )设计方法在船舶航向控制器设计中的应用问题。基于诺宾(Norbin)非线性船舶模型 ,应用反向递推方法 ,成功地设计出非线性航向控制器。MatlabSimulink仿真试验表明 ,Backstepping(反向递推 )算法可以有效克服船舶的非线性操纵特性 ,从而达到较好的航向跟踪效果。

基于GA和H_∞混合优化的船舶航向控制器设计新方法

提出一种ＧＡ和Ｈ∞混合优化的般舶航向控制器设计新方法。该方法采用Ｈ∞环路成形技术设计船舶航向控制器，成形权函数采用遗传算法进行优化，从而避免了凭经验试凑权函数的盲目性，使控制器的设计系统化，且简单易行。

基于遗传和小脑模型算法的新型航向控制器

运用智能算法研发一种既能缩短航程又能降低能耗的新型船舶航向控制器。在分析船舶运动的非线性数学模型和普通PID控制算法的基础上,运用遗传算法优化整定常规的PID控制参数,以实现反馈控制并保证系统的稳定性;同时,运用小脑模型神经网络进行前馈非线性控制,以抑制源自船舶内外部的非线性扰动,最终确保系统的控制精度和响应速度。运用船舶操纵模拟器对新型航向控制器进行检验,结果表明其性能稳定,功能优越。

基于史密斯预估控制理论的船舶航向控制器研究

为了提高海上交通的安全性,包括风浪天气的快速避难、港口等交通密集水域的航行,国内外研究人员针对船舶的航向控制问题做了大量研究。传统的船舶航行控制器包括PID控制器、模糊控制器等,本文结合史密斯预估控制理论,在船舶航行的运动模型和受力模型的基础上,设计了一种新型的船舶航向控制器,并对该控制器的原理进行了系统研究。后期的试验表明,该航行控制器的控制精度高,响应速度快,具有广泛应用的潜力。

船舶航向控制器半实物仿真

为了满足驾驶专业船舶操纵的教学、训练和评估,研制了基于PC和PLC的船舶航向控制器半实物仿真系统。建立了船舶运动数学模型、舵机系统模型,实现了船舶在不同船型、不同状态和海况下的多种操作性能的半实物仿真。

基于数字化再设计方法的船舶航向控制器设计

船舶航向运动系统具有典型的非线性和不确定性,并容易受到风、浪、流等的干扰。针对船舶航向操纵特点,给出其非线性系统模型描述,在包含参数摄动和环境扰动等不确定性条件下推导了基于T-S模糊船舶航向运动的离散化模型。采用数字化再设计方法设计了一种船舶航向数字控制器。运用计算机仿真手段,将所设计的数字控制器和传统比例-微分-积分(PID)控制器进行对比。仿真结果表明,基于数字化再设计的船舶航向控制器的动态性能优于传统的PID控制器。

一种基于神经-模糊的船舶航向控制器研究

针对船舶航向这种非线性、时变、滞后控制对象,提出了一种基于人工神经网络的模糊控制器。利用人工神经网络的学习能力,将抽象的模糊控制规则转化为神经网络的学习样本,通过BP学习算法记忆这些规则样本,并以"联想记忆"的形式来使用非样本规则。仿真结果表明该控制器具有很好的控制精度,动态特性和鲁棒性。

网络环境下无人水面艇航向控制器设计

无人水面艇自主航行中受到外部环境干扰及在控制中心-执行器网络通道中存在网络诱导特性(如网络诱导时延、数据丢包等)的影响,会降低系统性能,影响航向控制系统的稳定性。为了能使无人艇按照设定航向快速、稳定地航行,提出一种基于网络的无人艇航向控制策略。首先,建立基于网络的无人艇航向控制系统模型。基于这个模型,运用Lyapunov稳定性理论和凸分析方法导出能使网络环境下无人水面艇航向控制系统渐进稳定的控制律,并设计基于网络的航向控制器。通过仿真验证所提出方法和设计控制器的有效性。

基于模糊自整定PID的气垫登陆艇航向控制器研究

基于空气舵操纵面开展了气垫艇航向控制研究,分析了PID航向控制器的原理,设计了基于模糊自整定PID的航向控制器;根据PID控制器各参数的控制规律和经验总结,设计了一种模糊整定器,并给出了具体设计步骤;该整定器可以在气垫船航向控制中实时调节控制器比例、积分和微分参数值;在相同条件下比较了传统PID控制器和模糊自整定PID控制器的控制性能,试验结果表明模糊自整定PID控制器鲁棒性加强,动态、静态性能更好。

一种基于神经-模糊的船舶航向控制器研究

文中针对船舶航向这种非线性、时变、滞后控制对象,提出了一种基于人工神经网络的模糊控制器。利用人工神经网络的学习能力,将抽象的模糊控制规则转化为神经网络的学习样本,通过BP学习算法记忆这些规则样本,并以“联想记忆”的形式来使用非样本规则。仿真结果表明该控制器具有很好的控制精度,动态特性和鲁棒性。

船舶航向控制器设计与仿真

详细论述了船舶航向控制器的设计与仿真。首先,在MATLAB的Simulink环境中构建船舶航向控制系统的仿真模型,然后通过仿真分析来确定航向控制器的关键参数,最后进行调试。

模糊自适应PID控制的船舶航向控制器设计

船舶航向控制器的设计一直是各国学者的研究重点,随着技术的进步,对船舶航向控器设计的要求越来越高,加之水面状况越来越复杂,传统的PID控制很难达到满意的效果。基于模糊自适应PID控制在改进传统PID控制的基础上,采用一种动态调节的方式,与常规的PID控制器相比,不但控制效果得到了很好的改善,而且还具有更好的抗干扰能力。

基于粒子群优化反步法的船舶航向控制器设计

考虑到反步法在随机干扰下具有较优的控制效果,利用反步法设计基于Nomoto模型的船舶航向控制器;设计一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)反步法的航向控制器,其能通过优化不确定增益参数来消除部分冗余控制。通过仿真试验比较不同航向控制器的性能。仿真结果表明:粒子群优化反步法航向控制器具有更高的控制精度和更强的鲁棒性。

基于ADRC的船舶航向控制器设计与仿真研究

船舶航向运动系统具有典型的非线性和不确定性,并受到自动舵执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得航向控制器的设计非常困难.针对以上问题给出了带有舵机约束的船舶运动非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对ADRC的原理进行了简要介绍,设计出了船舶航向ADRC控制器.仿真结果表明该控制器对于船舶航向运动的非线性、参数不确定性、环境不确定性以及控制对象的模型变化均有较强的鲁棒性,航向切换控制过程快速、平滑,操舵量小,可以实现高精度的航向保持控制.

基于Lyapunov函数的船舶航向保持非线性控制器设计

船舶航向保持控制器是船舶动力系统的重要组成部件,其目的是使大型船舶航行轨迹与预设轨迹误差在阀值范围内。传统的船舶航向控制器利用PID控制器计算各种干扰综合作用力,并控制推进器平衡外界干扰力,随着船舶动力系统复杂度增加,PID的控制精度及时效性已不能满足现代船舶航向保持的要求。Lyapunov函数是一种微分跟踪控制过程,对于复杂非线性系统具有很好的鲁棒性。本文研究船舶航向保持控制的数学模型,在此基础上提出基于Lyapunov函数的船舶航向保持非线性控制器。

Nomote数学模型在船舶航向鲁棒性控制器的设计应用

船舶航向控制器是控制系统的关键装置,该装置的性能将直接影响船舶航行的安全性和稳定性。传统的船舶航向控制器模型已经无法满足船舶航行的要求,船舶航向鲁棒性控制器逐渐成为船舶制造行业研究的重点。本文对船舶航行控制系统进行研究,在Nomote数字模型的基础上提出了船舶航向鲁棒性控制器的设计方案。

基于ANFIS的船舶航向控制系统的设计

为解决因船舶运动的非线性和不确定性使常规航向控制器参数调整难度大的问题,提出一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的船舶航向控制算法。用模糊控制解决船舶不确定性系统控制问题,并借助神经网络的学习能力优化控制器参数,设计出能在线自调整控制规则来获得最佳控制规律的ANFIS航向控制器。仿真实验结果表明,设计的航向控制器在船舶模型参数摄动以及风浪干扰下都能获得良好的控制性能。

网络环境下基于观测器的无人水面艇航向控制研究

控制中心-执行器网络通道中存在的网络诱导时延、数据丢包等网络诱导特性以及外部环境干扰均会对无人艇的水面航行产生影响,进而使系统性能显著降低,航向控制系统稳定性受到影响,提出一种基于观测器的无人艇航向控制准则,以使无人艇在既定航向上快速、稳定地航行。在建立基于网络的无人艇航向控制系统模型的基础上,采用Lyapunov稳定性原理和凸分析方法,对能使网络环境下基于观测器的无人水面艇航向控制系统渐进稳定的控制准则进行推导,设计出基于网络的航向控制器和观测器。仿真实验表明了所提出方法以及设计的控制器、观测器具有较好的性能。

双体槽道型双泵喷水推进无人艇航向控制算法研究

针对双体槽道型无人艇自主航行控制需求,分析无人艇航向控制操作流程,采用模糊数学理论,构建无人艇航向控制模糊集合,设计模糊规则和推理,进而实现不依赖于无人艇动力学模型的模糊PID航向控制算法,并将设计的算法应用于某型无人艇航控系统,进行实艇海上航行试验,从采集数据分析,模糊PID航向控制算法能够快速收敛至期望航向,能够在线自修订PID控制参数,具有较强的环境适应能力。

基于线性自抗扰控制的海上无人艇航向控制

针对无人艇难以精确建模和其在海上航行时因为风、浪、流干扰而导致航向控制精度下降的问题,提出在无人艇航向控制系统中引入线性自抗扰控制。线性自抗扰控制利用线性状态观测器实时估计未知扰动并对控制量进行适当补偿,实现航向精准控制,不需要无人艇精确的数学模型。首先建立了无人艇数学模型和舵机数学模型,然后建立了风、浪、流数学模型,最后在Matlab/Simulink中设计了基于线性自抗扰控制的无人艇航向控制系统,并与基于自抗扰控制的无人艇航向控制系统进行了对比。仿真结果表明,线性自抗扰控制器相比于传统的自抗扰控制器,控制器需要整定的参数大大减少,系统动态性能和静态性能几乎一致,具有较好的实际工程应用前景。