隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新理念、新技術的快速發(fā)展,船舶智能化水平不斷提高,智能船舶相關技術一直是研究的熱點,其自動靠泊操縱更是智能船舶航行過程中較精細且較重要的一個環(huán)節(jié),尤其是船舶自動靠泊在軌跡規(guī)劃及控制方面更加復雜。隨著船舶不斷大型化導致船舶在靠泊過程中慣性大、加速度較小,船舶對控制響應有一定的延遲,并且船舶運動具有強非線性,導致靠泊軌跡優(yōu)化屬于大規(guī)模的非線性優(yōu)化問題,通過常見的機器人軌跡規(guī)劃算法很難規(guī)劃出船舶靠泊軌跡。對于智能船舶靠泊來說,軌跡規(guī)劃與控制不僅要規(guī)劃出安全可靠的靠泊軌跡,還要優(yōu)化出相應的控制量,讓船舶運動符合動力學要求。本文采用包含控制量的船舶動態(tài)模型,在人工調試控制量產(chǎn)生初始靠泊軌跡的基礎上,利用內點罰函數(shù)法進行優(yōu)化,產(chǎn)生能量最優(yōu)的船舶靠泊軌跡及相應的控制量。主要研究內容如下:（1）針對船舶靠泊過程中航速較低等實際情況,選取精度較高的孫景浩模型,可進行低速域的仿真。所以本文對Fossen建立的四自由度船舶運動模型進行修改,得到三自由度的船舶運動模型,最后利用MATLAB仿真,以集裝箱船SR108為仿真對象進行了旋回試驗、慣性試驗和Z形試驗,通過試驗數(shù)據(jù)驗證了模... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１中船重工集Ｗ?“大智號”智能化船舶??Ｆｉｇ．?１．１?ＣＳＳＣ?“Ｄａｚｈｉ”?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?Ｓｈｉｐ??１?＾?；?：?ｉ?．?＼??經(jīng)濟全球化的不斷推進使得國際貨物運輸頻率上升迅速

?大連海事大學碩士學位論文???第５章：總結與展望�？偨Y本文完成的工作，并討論存在的問題，以及展望未來可??能需研究的方向。??建立船舶動態(tài)￣￣確定目標函數(shù)￣｜選取最優(yōu)化算法??數(shù)學模型?｜?建立約束條件?｜進行本地化處理???Ｙ???構建靠泊軌跡??優(yōu)化框架???５???離散化處理???］?［???利用內＊罰函數(shù)法??進行優(yōu)化??Ｉ??，???Ｉ?！?１???生成自動靠泊的?優(yōu)化出相應的??最優(yōu)軌跡?控制量??Ｉ????Ｉ???Ｙ???建立仿真平臺??進行驗證??圖１．２論文研究結構圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐａｐｅｒ＇ｓ?ｆｒａｍｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??－１０－??

以及精確性。??在實際情況下，由于船舶在靠泊過程中航速較低，本章對Ｆｏｓｓｅｎ建立的四自由度船??舶運動模型進行了修改，修改為不考慮橫搖運動的三自由度模型。然后以集裝箱船??ＳＲ１０８為仿真對象，通過ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境進行試驗驗證，驗證模型的有效性，為后續(xù)章??節(jié)進行船舶靠泊軌跡的優(yōu)化提供動力學支持。??２．?２船舶運動坐標系??由于船舶靠泊操縱的復雜性，本文采用兩種坐標系，以便準確的描述船舶在靠泊時??的運動。這兩種坐標系都符合右手定則，分別是附體坐標系〇－ｘｐ和慣性坐標系??如圖２．１所示。圖中，以慣性坐標系ｏ〇＊ｘ吵為基準，規(guī)定軸指向正北方向，??軸指向正東方向，軸指向地心方向。附體坐標系ｏ－ｘ＿ｙｚ以船舶中心為原點，規(guī)定Ｘ??軸指向船首，７軸指向右舷，ｚ軸垂直向下為正。??船舶操縱運動中相關的參數(shù)及符號參見圖２．１、表２．１。??Ａ?Ｖ??考??圖２．１船舶附體坐標系和慣性坐標系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｈｉｐ?ｅａｒｔｈ?ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｂｏｄｙ?ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??－１１?－??


本文編號：3312657