無人艇與常規(guī)的船舶相比,具有航行速度快、體積小、智能化程度高、活動(dòng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),可搭載設(shè)備執(zhí)行多種任務(wù),要求其具有高性能的航向控制算法。本文依托導(dǎo)師承接的無人艇自動(dòng)避碰模塊開發(fā)項(xiàng)目,針對現(xiàn)有船舶智能操控（SIHC）仿真測試平臺(tái)未能對無人艇自主避碰算法進(jìn)行有效的模擬驗(yàn)證等問題,開展無人艇航向控制算法研究,應(yīng)用于無人艇自主航行避碰算法研究的模擬驗(yàn)證。主要完成以下研究工作:（1）研究實(shí)現(xiàn)了無人艇變論域模糊自整定PID航向控制算法。針對原有模糊自整定PID航向控制算法對無人艇控制效果不良,研究實(shí)現(xiàn)變論域模糊自整定PID航向控制算法;針對基于船舶K、T操縱性指數(shù)確定PID初始值的方法對小型無人艇不適宜,采用遺傳算法確定了PID初始值。（2）航向跟蹤性能評判算法的優(yōu)化。針對無人艇慣性小,航向跟蹤性能重點(diǎn)關(guān)注響應(yīng)速度與精度,將原有加權(quán)綜合評判法性能指標(biāo)中的航向跟蹤延遲時(shí)間修改為首次達(dá)到計(jì)劃航向時(shí)間,并采用極值化方法進(jìn)行無量綱化處理,提高評判結(jié)果的合理性。（3）無人艇航向控制算法的仿真及評價(jià)。基于項(xiàng)目組建立的無人艇的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB軟件對傳統(tǒng)PID航向控制算法、模糊自整定PID航向控... 

【文章來源】：集美大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

船舶慣性坐標(biāo)系

圖 2-2 船舶附體坐標(biāo)系艇的運(yùn)動(dòng)狀況是十分復(fù)雜的，包括縱蕩（進(jìn)退）、橫蕩（橫移橫傾）、縱搖（縱傾）以及首搖（回轉(zhuǎn)），也就是無人艇的六標(biāo)系統(tǒng)中分別表示為：沿ox軸方向移動(dòng)的前進(jìn)速度u ，沿oy 軸oz 軸方向移動(dòng)的垂蕩速度w以及繞ox軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)的橫搖角速度角速度 q，繞oz軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)的首搖角速度 r 。在慣性坐標(biāo)系統(tǒng)個(gè)空間坐標(biāo) X、Y、Z 以及三個(gè)姿態(tài)角—方位角 、橫搖角 、坐標(biāo)系之間的關(guān)系，可相互轉(zhuǎn)換兩種坐標(biāo)系的變量，具體的轉(zhuǎn)[ ] = ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě

由于上式是在線性的假設(shè)條件下獲得的，只適用于線性或非線性程度低的船舶。對線性程度高的船舶，Leeuwen、野本等學(xué)者在式（2-11）的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了非線應(yīng)方程，其一階方程如下[30]：T = (2-式(2-16)中， 為模型非線性項(xiàng)系數(shù)。.3 無人艇運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的選擇本章 2.1 節(jié)中所講述的 MMG 模型，其主要的特點(diǎn)是充分考慮了船槳、船舵對船舶性的影響，明確了作用在船舶上的流體動(dòng)力和力矩的物理意義，便于船舶局部的設(shè)計(jì)存在著需要考慮各項(xiàng)流體動(dòng)力之間相互干擾的問題；而本章 2.2 節(jié)中所講述的響應(yīng)型，其具有結(jié)構(gòu)簡單、模型參數(shù)可直接從實(shí)船試驗(yàn)中獲得、消除了尺度效應(yīng)的特點(diǎn)，但著預(yù)報(bào)能力有限的缺陷。本文所研究的無人艇長度僅為 7.5m，最快速度可達(dá) 30kn，對實(shí)船進(jìn)行旋回操作時(shí)速度變化如下圖所示。


本文編號(hào)：3414698