發(fā)布時間：2017-04-20 16:18

  本文關(guān)鍵詞：船舶操縱運(yùn)動模擬和智能技術(shù)的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 自從1960年美國華盛頓召開船舶操縱性國際研討會以來，船舶操縱性研究不斷發(fā)展，取得了十分豐碩的成果。國際海事組織(International Maritime Organization，IMO)作為負(fù)責(zé)海事安全的國際性權(quán)威機(jī)構(gòu)，為推動船舶操縱性研究，提高船舶航行安全性，減少海洋環(huán)境污染危險，發(fā)揮了重大作用。另外，國際拖曳水池會議(International Towing Tank Conference，ITTC)和各國造船與輪機(jī)工程師協(xié)會(Society of Naval Architects and Marine Engineers，SNAME)在推動船舶操縱性研究方面也起了很大的積極作用。 近十年來，隨著海運(yùn)的發(fā)展，船舶數(shù)量迅速增加、噸位急劇增大、航速不斷提高、航道日益擁擠，從而使船舶航行安全問題成為人們關(guān)注的焦點。很多國際協(xié)會比如國際海事組織(IMO)，國際引水員協(xié)會(International Maritime Pilot Association，IMPA)和國際船級社協(xié)會(InternationaI Association of Classification Societies，IACS)對船舶操縱性能提出了越來越高的要求。 通過分析船舶操縱運(yùn)動，建立船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型并進(jìn)一步研究船舶操縱運(yùn)動模擬，不僅可以對船舶操縱性能、運(yùn)行狀態(tài)作出預(yù)報，還可對港口、航道設(shè)計提供指導(dǎo)。 在實際的船舶航行過程中，船舶的各種操縱運(yùn)動參數(shù)總是隨著船舶的運(yùn)行狀態(tài)和航行環(huán)境的變化而發(fā)生變化，船舶操縱運(yùn)動是一個時變、非線性和有干擾的過程。船舶操縱與控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型極其復(fù)雜，很難通過傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)工具來精確描述。因此，非常需要引入新的研究工具和高效的研究方法。 本文利用智能控制技術(shù)的優(yōu)越性，嘗試將智能化控制技術(shù)用于船舶操縱運(yùn)動模擬，初步探索了將現(xiàn)代控制理論和智能技術(shù)融入船舶操縱預(yù)報、模擬的研究方法，提出了用于船舶操縱運(yùn)動模擬的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(LNN)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遞推模型(NNRM)和NNRM、交錯航跡距離(CTE)和視距(LOS)混合控制器模型三種控制模型：并將控制模型的理論研究應(yīng)用到實船試驗數(shù)據(jù)分析、計算，將模擬結(jié)果與實際的試驗結(jié)果作了比較。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 船舶在水平面上的運(yùn)動可以用Serret一Frenet標(biāo)架和大地坐標(biāo)系兩種坐標(biāo) 系來描述。本文介紹了serret一Frenct標(biāo)架在船舶操縱運(yùn)動模擬與計算中的特 點，討論了Serret一Frenet標(biāo)架中的船舶操縱運(yùn)動方程，介紹了CTE和LOS 混合控制方法，并進(jìn)行了航跡追蹤模擬計算。 綜上所述，，船舶操縱運(yùn)動預(yù)報和模擬是船舶操縱性研究的重要課題。從 技術(shù)角度講，未來的預(yù)報、模擬以及在模擬器上的應(yīng)用將更精確、更靈活、 更深入。希望通過自己或他人的繼續(xù)努力，能在本文初步工作的基礎(chǔ)上開發(fā) 出更加綜合、更加完善的船舶操縱運(yùn)動模擬和控制技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：船舶操縱 模擬 智能控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) Serret-Frenet標(biāo)架
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：U675.9
【目錄】：

• 第1章 緒論9-14
• 1.1 船舶操縱運(yùn)動模擬10-12
• 1.1.1 船舶操縱運(yùn)動模擬的方法10-11
• 1.1.2 船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型建模與辨識11
• 1.1.3 船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用11-12
• 1.2 船舶航跡追蹤12
• 1.3 船舶操縱運(yùn)動和智能技術(shù)的應(yīng)用12-13
• 1.4 本文的主要工作13-14
• 第2章 船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 船舶操縱運(yùn)動坐標(biāo)系統(tǒng)14-15
• 2.3 ABKOWITZ船舶操縱運(yùn)動模型15-19
• 2.3.1 Abkowitz船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型分析16-19
• 2.4 MMG船舶操縱運(yùn)動模型19-21
• 2.4.1 MMG船舶操縱運(yùn)動模型的分析20-21
• 2.5 本章小節(jié)21-22
• 第3章 智能技術(shù)在船舶操縱運(yùn)動模擬中應(yīng)用22-36
• 3.1 智能技術(shù)幾個方面的介紹22-26
• 3.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)22-24
• 3.1.2 模糊邏輯(FL)24-25
• 3.1.3 遺傳算法(GA)25-26
• 3.2 智能技術(shù)在船舶操縱運(yùn)動模擬中的應(yīng)用實例26-35
• 3.2.1 線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(LNN)在操縱性水動力導(dǎo)數(shù)估算中的應(yīng)用26-29
• 3.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遞推模型(Neural Network Recursive Model，NNRM)在模擬船舶操縱運(yùn)動中的應(yīng)用29-34
• 3.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遞推模型(NNRM)，交錯航跡距離(Cross Track Error，CTE)和視距(Line Of Sight，LOS)控制混合控制器在航跡追蹤中的應(yīng)用34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 船舶航跡追蹤36-42
• 4.1 船舶航跡追蹤簡介36-37
• 4.2 用于船舶航跡追蹤中的舵的控制方法-航向參考PD控制37-41
• 4.2.1 比例、微分航向參考控制的設(shè)計37-38
• 4.2.2 比例、微分航向參考控制的應(yīng)用計算38-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 SERRET-FRENET標(biāo)架中的船舶操縱運(yùn)動42-52
• 5.1 SERRET-FRENET標(biāo)架簡介42-44
• 5.1.1 空間曲線的Serret-Frenet公式42-43
• 5.1.2 Serret-Frenet標(biāo)架中的法矢和切矢43-44
• 5.2 SERRET-FRENET標(biāo)架中的船舶操縱運(yùn)動方程44-51
• 5.2.1 船舶運(yùn)動的動力學(xué)方程44-46
• 5.2.2 船舶運(yùn)動的動力學(xué)方程的分析46-47
• 5.2.3 Serret-Frenet標(biāo)架中的交錯航跡距離(CTE)和視距(LOS)混合控制航跡追蹤47-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 第6章 結(jié)論和展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 致謝57-58
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加的科研項目58

【引證文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉小健;不同裝載狀態(tài)下船舶的操縱性能及推定研究[D];上海交通大學(xué);2008年

2 王曉飛;基于解析模型預(yù)測控制的欠驅(qū)動船舶路徑跟蹤控制研究[D];上海交通大學(xué);2009年

3 向先波;二階非完整性水下機(jī)器人的路徑跟蹤與協(xié)調(diào)控制研究[D];華中科技大學(xué);2010年

4 鄭元洲;基于操縱推理與視頻檢測的船橋主動避碰系統(tǒng)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 徐明彩;大型水面艦船操縱性仿真軟件開發(fā)[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 劉楊;船舶操縱運(yùn)動仿真中的水動力系數(shù)敏感性分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

3 李修強(qiáng);船舶運(yùn)動建模與特性仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

4 鄭元洲;橋區(qū)水域船舶失控船橋碰撞應(yīng)急操縱技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

5 伍紹博;船舶在波浪中操縱及其控制系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

6 王敏;艦船海上操縱與錨泊運(yùn)動仿真數(shù)學(xué)模型研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：船舶操縱運(yùn)動模擬和智能技術(shù)的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：319055