带有舵机特性的船舶航向自动舵DSC-MLP设计

为了研究船舶航向非线性系统的自适应自动舵跟踪控制问题,采用T-S模糊系统逼近模型不确定性,将动态面控制与最少学习参数算法结合,提出了一种自适应模糊跟踪控制算法.该算法学习参数少、计算量小,易于工程实现;并且能够避免可能存在的控制器奇异值问题.同时,该算法保证了闭环系统的稳定性,能够使得航向跟踪误差任意小.仿真结果验证了控制器的有效性.

基于遗传算法的模糊控制型船舶自动驾驶仪研究

该文分析了常规船舶自动驾驶仪存在的缺陷,针对船舶操作这种非线性、时变参数的控制对象,提出了一种基于遗传算法的模糊控制型和Bang—Bang控制相结合的控制系统,提高了模糊控制系统的精度;最后,通过仿真将模糊型船舶自动驾驶仪与基于遗传算法的模糊控制型船舶自动驾驶仪的性能作了比较,结果表明该文所提出的方法控制性能良好。

基于最优控制的船舶航迹全局NPD控制算法

针对如何设计船舶航迹控制参数达到期望控制性能的问题,围绕给出的船舶航迹控制目标,首先求解了船舶航迹零平衡点局部最优控制的解析解,然后根据船舶航迹控制全局渐近稳定的条件和航迹非线性比例微分(nonlinear proportion derivative,NPD)控制的物理意义,设计了船舶直线航迹全局NPD控制算法的解析式,该解析式描述了船舶航迹控制性能与船舶运动参数之间的解析关系,并且保证了船舶航迹闭环控制系统全局渐近稳定。数字仿真验证了航迹NPD控制算法的有效性;进一步的实船试验结果表明,根据航迹NPD控制解析式设计的航迹控制器达到了期望的控制精度和性能。

基于SIHC仿真平台的船舶航向控制算法性能测试

为比较各种船舶控制算法的性能,利用船舶智能操控(Ship Intelligent Handling and Control,SIHC)仿真平台和MATLAB软件,分别从航向跟踪、航向保持两个方面对该平台集成的普通PID自动舵、模糊自整定PID自动舵进行性能评判及控制性能测试.从测试结果可知,在航向保持方面,就一般船型而言,模糊自整定PID自动舵的性能优于普通PID自动舵;在航向跟踪方面,普通PID自动舵和模糊自整定PID自动舵的控制性能近乎一致,在某些环境或船型下,普通PID自动舵稍胜一筹.

基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制

针对诺宾(Norbin)非线性船舶模型,基于反馈线性化方法和由径向基函数(RBF)神经网络构建的模糊系统的逼近能力,提出了基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制算法。运用泰勒级数展开的线性化技术,使模糊系统的所有参数均可实时调节,引入了鲁棒控制消除模糊逼近系统带来的误差,在李雅普诺夫稳定性理论的基础上导出了自适应控制率。该算法可以确保闭环系统渐近稳定,使系统的模型跟踪误差为0,优于传统的PID控制策略,具有良好的自适应能力。

船舶航向非线性系统的多滑模自适应模糊控制

针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型,在考虑舵机伺服机构特性的情况下,船舶航向控制问题就成为一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题.基于多滑模设计方法和模糊逻辑系统的逼近能力,提出了一种多滑模自适应模糊控制算法,通过引入非连续投影算法和积分型Lyapunov函数,提高了系统在抑制参数漂移、控制器奇异等方面的能力.借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界,且跟踪误差收敛到零.仿真研究表明:该算法与传统的PID控制相比,具有较好的跟踪能力和自适应能力.

一种用于减摇的多变量自动舵控制器

舵减摇的效果对船舶水动力参数是敏感的，为此设计了一种H∞控制器来解决这个问题。模拟海上航行条件的仿真结果表明该控制器具有良好的鲁棒特性，设计是成功的。

基于网络的船舶航向控制器设计

针对非线性船舶航向控制问题,基于Lyapunov稳定性理论,将网络控制技术融入到船舶自动舵控制器设计方法之中,利用网络化控制系统的稳定性分析方法,考虑船舶系统的实际特点,对船舶航向与控制问题进行研究,并设计一种新型自动舵控制策略.该控制策略计算量小,学习收敛速度快,控制性能良好,能较快地跟踪对象参数变化及适应船舶运行环境的改变.仿真结果不仅表明了这种控制策略能够提供较好的控制性能,而且其计算速度基本上可以满足船舶操纵实时控制的要求.

船舶航向自适应鲁律PID自动舵设计

利用野本模型作为船舶航向控制系统的模型，在给出船舶航向自动舵传统PID型控制律设计方法的基础上，考虑到船舶航向控制系统模型中存在参数不确定性和外界干扰不确定性，建立含有不确定性项的船舶航向误差控制系统的状态方程，提出了船舶航向自适应鲁棒PID控制律算法，利用Lyapunov理论证明了所提出算法的稳定性，并且利用MatlabSimulink工具箱进行仿真研究．

船舶操纵的控制技术发展综述

介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法，船舶自动舵可分为４个发展阶段，即机械舵、ＰＩＤ舵、自适应舵和智能舵，其中智能舵为目前最先进的自动舵，它分为专家系统、模糊舵和神经网络舵．

H_∞控制器应用于船舶自动舵

应用Ｈ∞控制的Ｓ／Ｔ混合灵敏度方法于船舶自动舵设计。按机理估算模型乘性摄动上限，据此确定优化指标中的权函数Ｗ２。利用设计的控制器对闭环系统在多种环境条件下进行了仿真研究，结果是满意的。

船舶航向非线性系统离散变结构控制

基于非线性模型研究船舶航向自动舵的离散变结构控制设计问题。通过状态反馈精确线性化方法设计了二次型最优滑模面,采用离散趋近律方法求得变结构控制律。研究结果表明,所设计的离散变结构控制器能够快速准确地跟踪设定航向,并对参数摄动和外界风浪干扰具有很强的鲁棒性。

基于粒子群优化的船舶PID自动舵的改进

受生物免疫反馈过程的启发,利用模糊逻辑的适应性,提出一种模糊免疫PID控制策略,并以此对传统的PID型航向自动舵进行改进.用一种模糊控制器来模拟免疫系统中的反馈机理,以航行的经济性为目标,采用线性递减权值策略的全局PSO算法,对控制器进行参数优化.并对比2种采用免疫PID控制器的系统组成方案,指明适用于船舶航向控制的控制系统形式.实验仿真结果表明:该控制器能很好地根据船舶动态特性的变化,自动地进行适应性免疫调节,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点.

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ARM的中小型船舶自动舵电控系统设计

目前,我国大部分中小型船上的自动舵均通过机械结构和模拟电路实现,线路复杂,稳定性和操纵性较差,急需更新换代.为此采用ARM嵌入式处理器作为控制器实现中小型船舶自动舵电控系统的设计,分析了系统的工作原理、硬件构成和控制策略,并进行了软件设计.该系统设计功能全面,性能稳定,成本低廉,能满足造价不高的中小型船舶对自动舵系统的要求.

船舶自动舵研究综述

介绍了国内外对船舶自动舵航向保持控制、航迹保持控制及其他功能方面的研究成果,将船舶自动舵研究与IMO的"益航海"战略实施计划结合起来,提出了船舶自动舵研究的算法先进化、功能综合化、实现网络化、使用简单化和装备国产化的发展趋势。

基于新型滑膜控制的船舶航向自动舵设计

设计一种新型准滑动模态船舶自动舵,该自动舵可以克服模型参数未知和外界扰动。为克服滑模面切换带来的抖振,在指数趋近律的基础上,提出一种新型的双曲正弦函数的指数趋近律,使轨迹的运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联,实现自适应调节,使切换平缓;同时利用状态观测器对船舶模型参数及外界干扰进行观测实现补偿;最后利用Backstepping方法设计船舶航向滑模控制器。通过对一具体船舶航向控制器的仿真验证上述控制器性能优越。

船舶自动舵控制技术发展研究

介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法 ,船舶自动舵可分为四个发展阶段 ,即机械舵、PID舵、自适应舵和智能舵 ,其中智能舵为目前最先进的自动舵 ,它又分为专家系统、模糊舵和神经网络舵。

基于线性插值方法的模糊型船舶自动驾驶仪的研究

本文基于对常规船舶自动驾驶仪存在缺陷的分析,提出了一种基于线性插值模糊控制和Bang-Bang控制相结合的控制系统,使模糊控制输出连续变化,提高了模糊控制系统的精度。通过常规模糊型船舶自动驾驶仪与改进后的模糊型船舶自动驾驶仪性能的比较,表明本文所提出的方法是行之有效的。

一种变形的回路成形控制器及其应用

给出一种变形的回路成形控制器，并从理论上分析了将常规的回路成形控制器变形后能够改善系统动态性能所需的条件。将其应用于船舶自动舵的设计，获得了满意的控制结果。