基于操纵过程推演的船舶可变速自动避碰决策方法

为了解决船舶部分场景中仅靠变向避让效果差的问题,研究了多物标环境下符合避碰规则的船舶可变速自动避碰决策方法。基于船舶会遇四阶段理论和船舶领域模型量化船舶碰撞危险度,通过可变速MMG模型和模糊自适应PID航向控制方法推演船舶定、变速改向操纵过程。在此基础上,改进了基于操纵过程推演和速度障碍理论的动态可行操纵区间求解算法。以实船为仿真目标,进行了不同操纵方案下的对比实验和多物标场景下的仿真实验。将程序运行步长设置为1 s,结果表明:(1)预设他船位置(4 n mile,4 n mile),航向270,航速12 kn,本船位置(0 n mile,0 n mile),航向000,航速12 kn的交叉相遇态势下,变向变速避让和仅变向避让采取操纵行动的最晚时间点分别为711 s和643 s;(2)在物标较远的多物标环境下,本船O保向保速至663 s,与目标船T_(A),T_(C),T_(D)构成碰撞危险,采取目标航向、转速区间为[48~°,61~°]、[75 r/min,85 r/min]中任意组合可让清所有物标。

能见度不良时舰船避碰辅助决策方法

能见度不良是造成舰船碰撞事故发生的主要原因,为防止舰船碰撞,从转向与减速2个角度提出能见度不良时舰船避碰辅助决策方法。在能见度不良条件下,将目标舰船同其他舰船间的转向避碰问题定义为多目标函数优化问题,以同其他会遇舰船间的碰撞危险度充分下降、最大限度降低转向角度、目标舰船转向航行最少时间内恢复初始航向与航速为目标函数。能见度不良造成可视距离较小,在单独采用转向避碰决策无法有效实现避碰目的的情况下,需结合舰船变速避碰,以碰撞危险度与变速能量损失最小为目标函数,通过求解各目标函数,获取舰船转向幅度与降速决策信息。实验结果显示,当能见度不良时,舰船在不同会遇条件下均能够有效实现避碰目的。

基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略设计

针对汽车高速紧急换道避障轨迹规划与跟踪控制问题,提出一种基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略。首先,采用汽车运动学与动力学模型相结合的方式将汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题转换成汽车高速紧急换道避障最优控制问题,再通过Radau伪谱法将其转化为非线性规划问题,从而直接得到汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题的最优解,即:目标轮胎纵向滑移率和目标前轮转向角速度。随后,采用离散滑模变结构控制理论设计了对参数摄动和外界干扰具有强鲁棒性的车轮滑移率自适应滑模跟踪控制律,实现目标轮胎纵向滑移率的跟踪控制。最后,基于高精度的车辆动力学软件构建模型在环仿真系统,验证所提控制策略的可行性和有效性。

不同船速比对改向避让效果的影响

为了研究船速比在船舶驾驶员制定改向避让决策时的影响,运用船舶相对运动几何原理建立船速比与改向避让施舵点、改向幅度之间的数学模型,分析不同目标交汇特征下船速比(K≥1)分别对施舵点和改向幅度的影响。仿真实验结果表明,船速比(K≥1.5)较大的情况下,本船按《国际海上避碰规则》(以下简称规则)改向避让的效果不显著,对左正横附近来船,可能产生安全隐患。

目标船运动参数及d_(CPA)、t_(CPA)决策模型

介绍了根据目标船方位和距离变化信息或本船与目标船航向和航速信息确定目标船相对运动速度和方向的决策模型,目标船航向和航速决策模型,目标船初始dCPA和tCPA决策模型,本船转向后dCPA和tCPA决策模型,目标船转向后dCPA和tCPA决策模型及目标船方位和距离变化的决策模型,并给出了相应的计算实例.所给出的不同情况下的dCPA决策模型,不仅能确定两船的最小会遇距离,还可直接根据其符号判断相对运动关系(过船首或船尾).本船或目标船转向后的dCPA、tCPA决策模型,不受初始dCPA等于0的限制,可适用于任何会遇情况,是船舶智能避碰决策与控制系统中转向避碰决策子系统和复航决策子系统的重要组成部分.