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Fuzzy Optimal Control Design for Ship Steering
1
作者 EJAZ Muhammad CHEN Mou 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2019年第3期459-467,共9页
This paper presents a method to design a control scheme for nonlinear systems using fuzzy optimal control.In the design process,the nonlinear system is first converted into local subsystems using sector non linearity ... This paper presents a method to design a control scheme for nonlinear systems using fuzzy optimal control.In the design process,the nonlinear system is first converted into local subsystems using sector non linearity approach of Takagi Sugeno(T S)fuzzy modeling.For each local subsystem,an optimal control is designed.Then,the parameters of local controllers are defuzzified to construct a global optimal controller.To prove the effectiveness of this control scheme,simulations are performed using the mathematical model of Esso Osaka tanker ship for set point regulation with and without disturbance and reference tracking.In addition,the simulation results are compared with that of a PID controller for further verification and validation.It has been shown that the proposed optimal controller can be used for the nonlinear ship steering with good rise time,zero steady state error and fast settling time. 展开更多
关键词 Takagi sugeno(T s) fuzzy modeling OPTIMAL control OPTIMAL linear QUADRATIC TRACKER (LQT) ship sTEERING
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基于S形速度曲线的键合头运动控制系统研究与分析
2
作者 高岳 《电子工业专用设备》 2024年第2期52-57,共6页
根据用户工艺需求,针对全自动芯片键合设备的运动控制模块以及键合头子模块开展需求分析,结合典型试验,设计出基于S形速度曲线的键合头运动控制系统,根据S形速度曲线重新规划了键合头的运动轨迹,使其对芯片键合周期缩短的同时也保证了... 根据用户工艺需求,针对全自动芯片键合设备的运动控制模块以及键合头子模块开展需求分析,结合典型试验,设计出基于S形速度曲线的键合头运动控制系统,根据S形速度曲线重新规划了键合头的运动轨迹,使其对芯片键合周期缩短的同时也保证了键合精度。 展开更多
关键词 运动控制模块 键合头 s形速度曲线
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基于ANFIS的船舶航向控制系统的设计 被引量:2
3
作者 汪明慧 余永权 曾碧 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第15期3468-3472,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 自适应神经模糊推理系统 神经网络 模糊控制 航向控制器 船舶模型
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Backstepping设计方法在船舶航向控制器中的应用 被引量:3
4
作者 李晓荣 刘志强 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第1X期88-90,共3页
采用Backstepping设计方法逐步推导出控制器控制的规律,使得系统在平衡点处逐渐平稳,最后利用非线性船舶模型有环境干扰的情况下进行实验仿真。实验结果表明,Backstepping设计方法具有良好的跟踪效果,基本实现了无误差跟踪。
关键词 船舶航向控制 BACKsTEPPING设计 非线性 鲁棒性
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基于B/S架构的船舶视频监控系统设计及实现
5
作者 贾小平 于永妍 徐俊 《青岛远洋船员学院学报》 2008年第2期32-35,52,共5页
本文介绍了以海康TMDS-4004HC视频采集卡为平台,以JavaScript、HTML、VC++等为工具开发的船舶视频监控系统,该系统把视频监控端及各种船舶实时参数显示控件(ActiveX控件)集成到网页中,让船舶管理人员可以以统一的Web方式完成所有船舶日... 本文介绍了以海康TMDS-4004HC视频采集卡为平台,以JavaScript、HTML、VC++等为工具开发的船舶视频监控系统,该系统把视频监控端及各种船舶实时参数显示控件(ActiveX控件)集成到网页中,让船舶管理人员可以以统一的Web方式完成所有船舶日常的监管任务,给日常工作带来切实的方便。 展开更多
关键词 B/s架构 船舶监控 ACTIVEX控件
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基于自适应专家S面算法的微小型USV控制系统设计 被引量:10
6
作者 董早鹏 万磊 +1 位作者 宋利飞 茅云生 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期178-188,共11页
研究一类微小型水面无人艇(unmanned surface vessel,USV)的运动控制系统设计问题,提出了一种自适应专家S面运动控制算法。首先,基于STM32-ARM核心板设计了一类微小型无人艇的运动控制系统,基于Labwindows/CVI软件开发了上位机监控系统... 研究一类微小型水面无人艇(unmanned surface vessel,USV)的运动控制系统设计问题,提出了一种自适应专家S面运动控制算法。首先,基于STM32-ARM核心板设计了一类微小型无人艇的运动控制系统,基于Labwindows/CVI软件开发了上位机监控系统;其次,充分融合专家系统和S面控制算法的优势,提出了一种自适应专家S面运动控制算法,用于微小型无人艇的航速和航向控制;最后以所研制的"神龙号"微小型无人艇为载体,通过大量的水池试验和外场试验,验证了所设计和开发的运动控制系统的有效性和可靠性;同时通过对比试验,体现出了所提出的自适应专家S面控制算法在无人艇航向和航速控制方面的优越性。 展开更多
关键词 微小型水面无人艇 控制系统设计 自适应专家s面算法 航向控制 航速控制
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基于FTESO和漂角补偿的船舶航向滑模控制 被引量:10
7
作者 储瑞婷 刘志全 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期71-79,共9页
[目的]为提高水面欠驱动船舶的航向跟踪性能,减小航向误差,研究一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)的船舶航向滑模控制方法。[方法]首先,采用预滤波器减小船舶转向时较大的航向变化率影响,利用扩张状态观测器对时变漂角进行估计,然... [目的]为提高水面欠驱动船舶的航向跟踪性能,减小航向误差,研究一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)的船舶航向滑模控制方法。[方法]首先,采用预滤波器减小船舶转向时较大的航向变化率影响,利用扩张状态观测器对时变漂角进行估计,然后通过估计出的漂角及时修正航向误差。为简化控制器设计,艏摇方向上的外部扰动和内部不确定项由观测器同时估计,并在控制器设计中进行补偿。选取含积分项的滑模面,结合FTESO设计滑模控制律,并考虑输入饱和约束,最终通过李雅普诺夫理论证明控制系统的稳定性。[结果]仿真结果显示,所研究的控制方法使水面船舶能够在较短的时间内减小航向跟踪误差并收敛至0。[结论]研究成果可为水面船舶航向跟踪控制设计提供参考。 展开更多
关键词 航向控制 漂角 滑模控制 有限时间扩张状态观测器 输入饱和约束
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基于庞特里亚金极小值原理的柴电混合动力船舶能量管理策略
8
作者 郭晓东 袁裕鹏 童亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2176-2184,共9页
提升混合动力船舶的能源利用率,制定合适的能量管理策略以实现功率合理分配、减小船舶燃油消耗、节约成本,是混合动力船舶的亟需解决的关键技术问题。本文基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的动力系统仿真模型,研究不同功... 提升混合动力船舶的能源利用率,制定合适的能量管理策略以实现功率合理分配、减小船舶燃油消耗、节约成本,是混合动力船舶的亟需解决的关键技术问题。本文基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的动力系统仿真模型,研究不同功率需求下对柴油发电机和超级电容的控制要求。考虑动力源特性和船舶功率需求,本文提出了一种基于庞特里亚金极小值的能量管理策略对目标船舶进行合理的功率分配。仿真结果表明:基于庞特里亚金极小值原理的能量管理策略能够优化船舶柴油机组原动机的工作状态,使其在比油耗较低的点工作。在该策略的控制下,航行工况内的柴油发电机组原动机平均比油耗为207.2 g/(kW·h),总燃油消耗量为204.1 kg。本文方法不仅对船舶减小燃油消耗具有积极的作用,同时对提高船舶运行经济性具有重要意义。 展开更多
关键词 混合动力船舶 柴电混合 能量管理 控制策略 船舶动力系统 逻辑门限值 庞特里亚金极小值原理 优化控制 燃油消耗
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船舶类量化神经网络自适应运动控制方法研究
9
作者 郁榴华 潘慧君 +2 位作者 林艳 顾胜 王旭 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第15期34-39,共6页
研究船舶类航向自适应运动控制方法有助于加快解决船舶在海上通讯带宽受限情况下航向跟踪检测困难和控制效果差的问题。基于RBF神经网络,采用一种经典非线性运动解析模型来描述通信信号输入量化过程,无限逼近于航向控制系统中的未知非... 研究船舶类航向自适应运动控制方法有助于加快解决船舶在海上通讯带宽受限情况下航向跟踪检测困难和控制效果差的问题。基于RBF神经网络,采用一种经典非线性运动解析模型来描述通信信号输入量化过程,无限逼近于航向控制系统中的未知非线性项来消除隐性不确定项因子对控制系统的影响,与此同时模型中所设计的RBF自适应量化控制器不需要对先验信息进行量化参数处理,不仅可以保证有效跟踪和控制的同时,还可以减轻通信的传输负担、减少执行频次和降低系统控制幅度。本文基于Lyapunov稳定性理论证明了所提出的带有输入量化的RBF神经网络自适应闭环控制系统的稳定性,并在Matlab Simulink环境中构建仿真模型分析,论证了所设计的运动控制方法的有效性。 展开更多
关键词 自适应控制方法 RBF神经网络 船舶类航向控制 量化控制 运动解析模型
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考虑液压舵机系统故障的轮船航向动态状态反馈控制方法
10
作者 李德珊 《广州航海学院学报》 2024年第3期44-48,共5页
舵机系统是控制船舶航向的关键部件,液压舵机系统出现故障,影响船舶的操纵能力和航向稳定性。因此在对轮船航向进行控制时,需要将液压舵机的故障情况纳入考量范围。对此,提出考虑液压舵机系统故障的轮船航向动态状态反馈控制方法。在构... 舵机系统是控制船舶航向的关键部件,液压舵机系统出现故障,影响船舶的操纵能力和航向稳定性。因此在对轮船航向进行控制时,需要将液压舵机的故障情况纳入考量范围。对此,提出考虑液压舵机系统故障的轮船航向动态状态反馈控制方法。在构建船舶运动的非线性数学模型中加入故障因子,对故障随时间变化的情况进行表征,并将非线性模型转化为状态空间的形式。将期望舵角作为控制器的输入值,并以控制舵角作为输出值,采用模糊PID结构对控制器进行构建。结合BP神经网络对控制器的参数进行优化整定,将输出的控制参数代入模糊PID中,进行控制舵角的调整,从而实现轮船航向动态状态反馈控制输出。测试结果表明,采用提出的方法对轮船航向进行控制时,轮船的舵角变化率较低,具有较为理想的控制效果。 展开更多
关键词 液压舵机系统 轮船航向 控制方法 模糊PID 航向运动
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基于DMPC的船舶航向控制算法研究
11
作者 张子昌 谌兴良 +2 位作者 孙灵远 沈东 欧阳盼 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第7期46-51,共6页
针对船舶高航速下强机动时易出现大横倾和高海况下的频繁操舵问题,采用离散型模型预测控制(DMPC)理论提出一种基于转向速率和舵角舵速约束条件下的航向机动控制策略,通过控制转向过程中的航向速率限制高速转向过程中的最大横倾。针对海... 针对船舶高航速下强机动时易出现大横倾和高海况下的频繁操舵问题,采用离散型模型预测控制(DMPC)理论提出一种基于转向速率和舵角舵速约束条件下的航向机动控制策略,通过控制转向过程中的航向速率限制高速转向过程中的最大横倾。针对海浪干扰特性,通过忽略舵角舵速的约束条件得到线性的DMPC控制器形式并引入辅助滤波器,校正控制器在海浪干扰频率段的频响特性,达到减小无效操舵的目的。仿真数据表明,所设计的基于内环航向速率的航向控制算法能有效地解决船舶高航速机动时的大横倾问题,引入辅助滤波器之后能有效减少船舶在海浪干扰下的操舵频率,显著提高了船舶快速机动时的平稳性和安全性。 展开更多
关键词 船舶 航向控制 模型预测控制 辅助滤波器
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考虑横向风浪干扰的舰船航向稳定性自动控制算法
12
作者 董微微 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第9期143-146,共4页
考虑横向风浪干扰下,舰船进入横摇运动状态易偏离期望航向轨迹,为此,研究考虑横向风浪干扰的舰船航向稳定性自动控制算法。对舰船舵机、横向风浪干扰建模,基于所掌握的舰船舵机控制参数、干扰强度,将期望航向参数输入航向控制器,在基于... 考虑横向风浪干扰下,舰船进入横摇运动状态易偏离期望航向轨迹,为此,研究考虑横向风浪干扰的舰船航向稳定性自动控制算法。对舰船舵机、横向风浪干扰建模,基于所掌握的舰船舵机控制参数、干扰强度,将期望航向参数输入航向控制器,在基于改进BP-PID算法的航向稳定性自动控制方案下,由改进BP神经网络整定PID控制器参数,输出满足期望航向条件的舵角、舵速调节比例系数、微分系数以及积分系数,调节航向,实现航向稳定性自动控制。实验中,横向风浪干扰下,使用此算法控制舰船航向后,舰船航行时首摇角、横摇角、鳍角均方差明显变小,说明该算法可控制舰船按照期望航向稳定航行。 展开更多
关键词 横向风浪干扰 舰船航向 PID控制器 改进BP神经网络
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Robust Fuzzy Sampled-Data Control for Dynamic Positioning Ships 被引量:1
13
作者 ZHENG Minjie ZHOU Yujie YANG Shenhua 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2018年第2期209-217,共9页
A robust H∞sampled-data stabilization problem for nonlinear dynamic positioning(DP) ships with Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy models is discussed in this paper. Input delay approach is used to convert the sampleddata DP sh... A robust H∞sampled-data stabilization problem for nonlinear dynamic positioning(DP) ships with Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy models is discussed in this paper. Input delay approach is used to convert the sampleddata DP ship system to a fuzzy system with time-varying delay. Adequate conditions are derived to determine the system's asymptotical stability and achieve H∞performance via Lyapunov stability theorems. Then, the fuzzy sampled-data controller is obtained by analyzing the stabilization condition. Simulation result shows that the proposed method and the designed controller for a DP ship are effective so that the DP ship can maintain the desired position, heading and velocities in the existence of varying environment disturbances. 展开更多
关键词 dynamic positioning(DP) ships sampled-data control Lyapunov-Krasovskii functional Takagi-sugeno(T-s) fuzzy models
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船舶装载与稳性监测系统研究 被引量:8
14
作者 蒋志勇 姚震球 王志东 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2001年第5期34-36,50,共4页
该文简要地介绍了用于中小型船舶在随机风浪中装载和动稳性参数预报与检测、实时反映船舶抵抗风浪及保障安全航行能力的船舶配载与稳性监测系统的构成及其相关仪器在液位测量、船舶动态参数测量、船舶配载等方面的应用。
关键词 船舶稳性 船舶装载 液位测量 监测系统 动态参数
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基于模糊理论的舰船航迹控制器 被引量:8
15
作者 周岗 周永余 陈永冰 《海军工程大学学报》 CAS 2000年第3期47-51,,56,,共6页
着重介绍如何从航向控制的模糊规则扩展到航迹控制的模糊规则 ,并应用此模糊控制规则实现对舰船航迹的控制 .仿真表明 ,在此模糊控制器的控制下 ,船舶转向动态性能、航迹保持精度、抗干扰性能以及船舶参数发生变化时的鲁棒性均明显优于
关键词 船舶 自动驾驶 模糊控制 航迹控制器
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神经网络PID在全垫升气垫船航向控制中的应用 被引量:4
16
作者 王成龙 施小成 +1 位作者 付明玉 边信黔 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期62-67,共6页
气垫船结构上的特殊性,决定了其在操纵方面与常规船舶有很大不同。设计了神经网络控制器,对气垫船的航向控制进行了仿真,并与常规PID控制的效果进行了对比。从仿真结果可以看出,在气垫船受风力的作用下,神经网络控制器在克服干扰方面具... 气垫船结构上的特殊性,决定了其在操纵方面与常规船舶有很大不同。设计了神经网络控制器,对气垫船的航向控制进行了仿真,并与常规PID控制的效果进行了对比。从仿真结果可以看出,在气垫船受风力的作用下,神经网络控制器在克服干扰方面具有比常规PID(比例-积分-微分)控制更好的效果。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 气垫船 航向控制 神经网络控制
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模糊自整定PID航向控制算法优化及其性能评判 被引量:7
17
作者 梅强 李丽娜 +2 位作者 陈国权 蒋娇 马峰 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1055-1059,共5页
针对PID航向控制算法初始值选择的合理性对控制器性能所起的重要作用,文章通过建立PID航向控制算法的Kp、Ki和Kd初始值计算模型,实现对模糊自整定PID航向控制算法的优化;基于智能化SIHC仿真研究平台,全面测试了优化的航向控制算法性能,... 针对PID航向控制算法初始值选择的合理性对控制器性能所起的重要作用,文章通过建立PID航向控制算法的Kp、Ki和Kd初始值计算模型,实现对模糊自整定PID航向控制算法的优化;基于智能化SIHC仿真研究平台,全面测试了优化的航向控制算法性能,并利用改进的航向跟踪及保持性能评判算法定量评判了航向控制算法的性能。测试结果表明,优化后的模糊自整定PID航向控制算法具备自动根据环境条件和船舶操纵特性确定PID初始值的能力,算法的实用性及适应性得到提升。 展开更多
关键词 模糊自整定PID航向控制 sIHC仿真研究平台 性能评判 算法优化
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海洋重力测量中厄特沃什效应的合理改正 被引量:12
18
作者 张涛 高金耀 陈美 《海洋测绘》 2005年第2期17-20,共4页
在海洋重力测量中,厄特沃什(E tv s)改正误差一直是影响测量精度的主要误差源。对测量过程的分析可以发现,原始采集的重力值实际上是经过低通滤波后一段时间内的平均重力变化,而一般的E tv s改正方法计算所得的只是某一时刻的改正值,这... 在海洋重力测量中,厄特沃什(E tv s)改正误差一直是影响测量精度的主要误差源。对测量过程的分析可以发现,原始采集的重力值实际上是经过低通滤波后一段时间内的平均重力变化,而一般的E tv s改正方法计算所得的只是某一时刻的改正值,这种差异导致了重力数据精度的下降。针对这种情况,提出了合理的滤波E tv s改正方法,使改正值和重力值达到了完全对应。最后以L&R的S型海洋重力仪的测量数据为例,具体地说明了这种新方法的改正效果。 展开更多
关键词 重力测量 厄特沃什效应 航向航速 FIR滤波器
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恶劣海况下船舶航向保持控制的新方法 被引量:3
19
作者 林莉 王红波 +1 位作者 李滋刚 万德钧 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2001年第2期173-175,共3页
提出一种采用基本滤波器和辅助滤波器进行船舶航向保持控制的新方法 .计算机仿真结果表明 ,在恶劣海况下 。
关键词 自动操舵仪 船舶操纵 自适应控制 航向保持控制
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闭环增益成形控制新算法及其应用 被引量:25
20
作者 张显库 贾欣乐 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第11期133-135,共3页
受到回路成形思想的启发,通过对H∞控制的S/T混合灵敏度奇异值曲线的观察及S和T的相关性给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法.该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最后希望的形状... 受到回路成形思想的启发,通过对H∞控制的S/T混合灵敏度奇异值曲线的观察及S和T的相关性给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法.该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最后希望的形状,用闭环系统具有工程意义的参数直接构造出鲁棒控制器,从根本上保证了设计出的控制器具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性.基于该算法给出了一种新的船舶鲁棒控制算法.该算法的优点是设计过程简单。 展开更多
关键词 闭环增益成形 船舶自动舵 鲁棒控制
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