本文關(guān)鍵詞：大型船舶航向智能控制的研究

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【摘要】：本文針對大型船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)設(shè)計(jì)了幾種航向控制器,并由此展開對船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、自抗擾控制技術(shù)和小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。本文完成的工作也由這三個(gè)部分組成。 (1)研究了船舶建模MMG理論。本文以XIN SHANGHAI號大型集裝箱船作為研究對象,分析作用于船體、螺旋槳、舵上的各種流體動(dòng)力和力矩,根據(jù)MMG理論建立它們的數(shù)學(xué)模型。然后簡單介紹了船舶在海面上航行時(shí)受到風(fēng)、流等干擾力的計(jì)算方式。為驗(yàn)證船舶模型的合理性和可用性,本文根據(jù)實(shí)船數(shù)據(jù)在Matlab中進(jìn)行Z形操縱試驗(yàn)和船舶旋回仿真測試,為下文控制器的設(shè)計(jì)和仿真做好準(zhǔn)備。 (2)討論了自抗擾控制技術(shù)(ADRC)在大型船舶航向控制中的應(yīng)用。針對經(jīng)典控制理論中的PID控制在其應(yīng)用廣泛的同時(shí)也存在不足,自抗擾控制理論提出了加入擾動(dòng)估計(jì)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償這兩個(gè)作為核心功能的改進(jìn)方法。本文根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)誤差的不同組合方式設(shè)計(jì)兩種自抗擾控制器,將其用于前面建立的船舶模型,并在三種擾動(dòng)環(huán)境下進(jìn)行仿真,驗(yàn)證它們對航向的控制效果。 (3)本文引入了小腦模型關(guān)節(jié)控制器(CMAC)理論,研究ADRC和CMAC的復(fù)合智能控制。本部分從介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)原理開始,逐步過渡到對CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的闡述。CMAC是局部逼近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),它的學(xué)習(xí)速度快,泛化能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)簡單,更適合在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中應(yīng)用。本文采用前饋與反饋結(jié)合的復(fù)合控制模式,將CMAC與ADRC相結(jié)合進(jìn)行在線學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)被控對象的逆動(dòng)態(tài)模型。從仿真結(jié)果可以看出,相比于單獨(dú)應(yīng)用的ADRC,復(fù)合控制可以有效地減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差,使航向控制更為精確。
【關(guān)鍵詞】：大型船舶 航向控制 ADRC CMAC智能控制
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 大型船舶航向控制器發(fā)展綜述11-12
• 1.3 自抗擾控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本論文結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容14-15
• 第2章 大型集裝箱船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型15-30
• 2.1 概述15-16
• 2.2 船舶運(yùn)動(dòng)MMG模型16-23
• 2.2.1 船舶運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系統(tǒng)16-17
• 2.2.2 MMG模型的形式和各個(gè)力及力矩的構(gòu)成17-18
• 2.2.3 作用于船體上的流體動(dòng)力和力矩18-20
• 2.2.4 螺旋槳上的流體動(dòng)力和力矩20-22
• 2.2.5 作用于舵上的流體動(dòng)力和力矩22-23
• 2.3 船舶干擾力及力矩模型23-25
• 2.3.1 風(fēng)的干擾力數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.3.2 流的干擾力數(shù)學(xué)模型25
• 2.4 船舶模型旋回試驗(yàn)和Z形操縱試驗(yàn)25-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 自抗擾航向控制器30-45
• 3.1 概述30-31
• 3.2 自抗擾控制算法介紹31-38
• 3.2.1 跟蹤微分器31-33
• 3.2.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器33-36
• 3.2.3 擾動(dòng)估計(jì)補(bǔ)償36-37
• 3.2.4 非線性狀態(tài)誤差反饋37-38
• 3.3 自抗擾理論在航向控制器中的實(shí)現(xiàn)38-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第4章 CMAC與自抗擾復(fù)合控制算法研究45-58
• 4.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和CMAC算法介紹45-52
• 4.1.1 人工神經(jīng)元模型45-47
• 4.1.2 LMS算法47-48
• 4.1.3 CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和算法48-52
• 4.2 CMAC與ADRC復(fù)合控制器52-54
• 4.3 CMAC-ADRC控制仿真與分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 展望與不足之處59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 馬向能,沈定安,何春榮;大型集裝箱船受風(fēng)工況下操縱性計(jì)算預(yù)報(bào)[J];船舶力學(xué);2001年04期

2 李國定;古文賢;;螺旋槳推力減額分?jǐn)?shù)t值的研究[J];大連海運(yùn)學(xué)院學(xué)報(bào);1990年03期

3 關(guān)巍;張顯庫;王新屏;;航向保持系統(tǒng)簡捷非線性魯棒控制[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

4 韓增林,安筱鵬,王利,王成金,王麗華,李亞軍;中國國際集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的布局與優(yōu)化[J];地理學(xué)報(bào);2002年04期

5 阮玲英;應(yīng)用MATLAB設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[J];電腦學(xué)習(xí);2005年04期

6 連麗艷,王艷秋;智能復(fù)合控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與展望[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;2004年02期

7 韓京清，王偉;非線性跟蹤─微分器[J];系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué);1994年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 雷正玲;船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的自抗擾控制研究[D];大連海事大學(xué);2014年

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本文編號：879863