船舶在航行過程中會受到各種非線性因素干擾,采用傳統(tǒng)控制方法缺少對控制規(guī)則和有關(guān)參數(shù)設(shè)定與調(diào)整,導致航向、航角控制效果較差。針對該問題,提出基于啟發(fā)式搜索算法的船舶航向自動控制研究。依據(jù)啟發(fā)式搜索原理,確定尋優(yōu)參數(shù)和控制規(guī)則,采用慣性坐標系統(tǒng)建立船舶運動數(shù)學模型,并分析船舶在海洋內(nèi)運動之間的耦合關(guān)系,實現(xiàn)船舶航向自動控制。由實驗結(jié)果可知,該控制方法自動舵響應曲線與實際舵響應曲線一致,且對船舶航向和航角控制效果較好,為船舶穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。 

【文章來源】：艦船科學技術(shù). 2019,41(24)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

船舶平面運動示意圖Fig.1Schematicdiagramofshipplanemotion

拇?昂較蜃遠?刂品椒ň哂幸?定應用前景。參考文獻：陶小林.Matlab仿真在船舶航向自動控制系統(tǒng)中的研究與仿真[J].艦船科學技術(shù),2017,22(10):82–84.[1]王文霞.基于動態(tài)三角網(wǎng)格和啟發(fā)式搜索算法路徑規(guī)劃研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2017,40(11):103–106.[2]王磊,劉強,陳新.單規(guī)格一刀切矩形排樣問題的啟發(fā)式搜索算法[J].軟件學報,2017,28(7):1640–1654.[3]張洪,龔勇,潘志松,等.結(jié)合遺傳算法與啟發(fā)式搜索的衛(wèi)星頻譜資源動態(tài)規(guī)劃[J].北京郵電大學學報,2017,220(s1):5–9.[4]圖2航向自動控制具體實現(xiàn)方案Fig.2Specificrealizationschemeofcourseautomaticcontrol圖3航向改變20°下船舶航向自動舵響應曲線Fig.3Responsecurvesofshipcourseautopilotwith20degreeschangeofcourse圖4兩種方法自動舵響應曲線Fig.4Responsecurvesoftwomethodsofautopilot·30·艦船科學技術(shù)第41卷

通過對船舶平面運動的推導，可忽略船舶出現(xiàn)的縱向移動，由此獲取不考慮風、浪等外界干擾影響的船舶非線性數(shù)學模型。2.3航向自動控制依據(jù)上述數(shù)學模型，可得到如圖2所示的航向自動控制具體實現(xiàn)方案。3實驗采用Simulink工具箱，使用Matlab語言編寫啟發(fā)式搜索算法程序，選擇待優(yōu)化參數(shù)，接入控制器模塊，計算適配值，實現(xiàn)對船舶航向自動控制。在無風無浪情況下，航向改變20°情況下，船舶航向自動舵響應曲線，如圖3所示。基于實際自動舵響應曲線，將傳統(tǒng)方法與基于啟發(fā)式搜索算法的船舶航向自動舵響應曲線進行對比分析，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，采用基于啟發(fā)式搜索算法的自動舵響應曲線與實際自動舵響應曲線一致，而采用傳統(tǒng)方法的自動舵響應曲線與實際自動舵響應曲線不一致。當時間為40s時，傳統(tǒng)方法獲取的航向為10°，航角為4°；當時間為60s時，傳統(tǒng)方法獲取的航向為14°，航角為3°。而采用啟發(fā)式搜索算法與實際航向和航角一致。由此可知，基于啟發(fā)式搜索算法的船舶航向自動控制方法具有良好控制效果。4結(jié)語在傳統(tǒng)自適應控制基礎(chǔ)上研究基于啟發(fā)式搜索算法的船舶航向自動控制方法，使其能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)�；趩l(fā)式搜索算法解決了傳統(tǒng)方法中缺少自動生成控制規(guī)則和有關(guān)參數(shù)未調(diào)整的問題，使得船舶航向自動控制性能得到極大程度的提高。通過實驗可知，該方法對航向、航角具有良好控制效果，因此，基于啟發(fā)式搜索算法的船舶航向自動控制方法具有一定應用前景。參考文獻：陶小林.Matlab仿真在船舶航向自動控制系統(tǒng)中的研究與仿真[J].艦船科學技術(shù),2017,22(10):82–84.[1]王文霞.基于動態(tài)三角網(wǎng)格和啟發(fā)式搜索算法路徑規(guī)劃研究[J].現(xiàn)代電

【參考文獻】：
期刊論文
[1]結(jié)合遺傳算法與啟發(fā)式搜索的衛(wèi)星頻譜資源動態(tài)規(guī)劃[J]. 張洪,龔勇,潘志松,胡谷雨.  北京郵電大學學報. 2017(S1)
[2]基于動態(tài)三角網(wǎng)格和啟發(fā)式搜索算法路徑規(guī)劃研究[J]. 王文霞.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2017(11)
[3]Matlab仿真在船舶航向自動控制系統(tǒng)中的研究與仿真[J]. 陶小林.  艦船科學技術(shù). 2017(10)
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