針對鋪排船施工要求能夠滿足順水、逆水、垂直水流,甚至與水流方向成任意角度的鋪設工藝,控制策略滿足順水鋪排工藝有時難以保證垂直水流鋪排工藝,導致時常出現(xiàn)航跡誤差較大,影響鋪排精度的問題,本文提出基于LSTM深度神經(jīng)網(wǎng)絡的預測控制方法來實現(xiàn)鋪排船的自動移船控制。論文設計了LSTM模型結(jié)構和輸入輸出數(shù)據(jù)組成,采集了鋪排船作業(yè)的歷史數(shù)據(jù),經(jīng)預處理后對LSTM模型進行訓練,采用訓練后的LSTM模型構建自動移船預測控制系統(tǒng),應用于長雁2號和22號鋪排船。實際鋪排施工作業(yè)航跡航向數(shù)據(jù)顯示,本文提出的LSTM預測控制算法是有效的。 

【文章來源】：中國水運. 2020,(12)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

自動鋪排移船控制系統(tǒng)結(jié)構框圖

以江西省九江市蔡家渡附近拋擲五錨垂直水流鋪排時兩天的施工情況分析為例,一天的鋪排量為40×100m2,分別選擇在前后兩天施工時啟用模糊PID控制和LSTM預測控制兩種控制算法控制鋪排船鋪排,將兩種控制算法下航跡與航向變化繪制于同一圖中,曲線如下圖2與圖3所示:圖3 垂直水流施工航向偏差示意圖

圖2 垂直水流施工航跡偏差示意圖在同一區(qū)域施工時,前后兩天風、浪、流的影響大致相近,由圖2和圖3可見,在垂直水流工況下基于LSTM的預測控制航跡偏差控制精度在0～0.45米,航向偏差控制精度0～6度,而基于模糊PID控制航跡偏差控制精度在0～0.5米,航向偏差0～6度,顯然預測控制的控制精度相對更高。在鋪排船位姿矯正效率及船舶穩(wěn)定性上面,可以看出基于LSTM的預測控制調(diào)節(jié)船舶姿態(tài)更迅速,到達穩(wěn)態(tài)時的震蕩也要小一些,只是由于江面上風、浪、流的影響,在個別時刻預測控制會出現(xiàn)船體姿態(tài)的突變,總體而言鋪排時更加穩(wěn)定且精度更高。這是因為基于LSTM深度神經(jīng)網(wǎng)絡的預測控制算法調(diào)整航跡航向偏差時不僅學習了船長的操船經(jīng)驗,而且在制排的間隙可以依據(jù)歷史的船舶位姿數(shù)據(jù)更新控制參數(shù),進而可以對下一個時刻或者多個時刻進行預測控制調(diào)節(jié)偏差。因而利用預測控制進行偏差調(diào)節(jié)時,船舶姿態(tài)修正更快,且呈現(xiàn)平穩(wěn)前進的趨勢。


本文編號：3034080