為了解決非線性自抗擾控制器（NLADRC）參數(shù)在線整定問題,提高船舶在海上航行的安全性和經(jīng)濟性,針對船舶的航跡控制,本文采用徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化的自抗擾控制方法。自抗擾控制技術是對PID控制技術進行改進后發(fā)展起來的現(xiàn)代控制技術,人工智能算法的發(fā)展為自抗擾控制算法提供了新的思路。通過仿真驗證,本文設計的控制器提高了船舶航跡控制效果。本文采用了船舶運動分離型模型-MMG模型,對模型中的各種流體動力和干擾力進行了逐個詳細分析,通過仿真試驗驗證了模型的誤差在允許的范圍之內(nèi)。對沒有橫向動力裝置的欠驅(qū)動船舶航跡控制問題,利用雙曲正切函數(shù)構造期望船首向角方程,將航跡控制問題轉(zhuǎn)化為航向的保持控制問題。常規(guī)的非線性自抗擾控制器參數(shù)眾多整定困難,抗干擾能力差,本文受神經(jīng)網(wǎng)絡整定PID控制器參數(shù)的啟發(fā),將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡與自抗擾控制器相結合,設計了 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化的船舶航跡自抗擾控制器,將控制量和系統(tǒng)輸出作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入,使網(wǎng)絡輸出逼近系統(tǒng)輸出,對非線性自抗擾控制器中相當于PID控制算法中的比例增益和微分增益的兩個參數(shù)進行在線整定。最后以SHANG HAI號集裝箱船為仿真對象,利用Matla... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?１空間固定坐標系和隨船運動坐標系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｐａｃｅ－ｆｉｘｅｄ?ａｎｄ?ｂｏｄｙ－ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ??

?ＲＢＦ神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化自抗擾在船舶航跡控制中的應用???隨船運動坐標系還被稱為附體坐標系，用表示，其原點通常選擇船舶重心??并與船體位置一同改變，軸朝向船首的方向規(guī)定是正方向，軸朝向船舶右舷??的方向規(guī)定是正方向，Ｏｆ。軸與水線面垂直朝向龍骨的方向規(guī)定是正方向。??船舶在水中沿著通過重心的ｘ〇、ｙＱ、軸運動，一般包括６個自由度，即沿＜９（）；＾軸、??凡軸、軸的直線運動和圍繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動。具體如表２．１所示。??表２．１各運動形態(tài)物理量表示???Ｔａｂ．?２．１?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｑｕａｎｔｉｔｙ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｍｏｔｉｏｎ???運動形態(tài)?線速度或角速度?力或力矩?位置或歐拉角??縱蕩?ｗ?ｘ??橫蕩?ｖ?ｒ??垂蕩?ｗ?ｚ?ｚ??橫搖?ｐ?Ｋ?＜Ｐ??縱搖?ｑ?Ｍ?６??艏搖?ｒ?Ｎ?￥??２．?２船舶運動方程??２．?２．?１船舶運動模型的建立??對于常規(guī)船舶的運動控制研究，主要考慮船舶在水平面的運動，由于縱搖運動、橫??搖運動和垂蕩運動對水平面內(nèi)的運動影響很小，所以通常不考慮，只分析縱蕩、橫蕩和??艏搖運動，這樣便將船舶運動從６個自由度降到了?３個［５７］，即沿著ｘＱ、ｙ（）軸的直線運動??和繞％軸的旋轉(zhuǎn)運動，簡化后見圖２．２。??Ｎ?‘??＾＾??圖２．?２船舶平面運動位置與運動參數(shù)??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｈｉｐ＇ｓ?ｐｌａｎｉｍｅｔｒｉｃ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｍｏｔｉｏｎ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ??－８－??

，大部分情況為航向角變化１８０°時船舶??重心橫向運動的距離，可作為船舶旋回過程中橫向所需海域面積的評判標準，橫距大則??船舶的旋回性差。對旋回初徑的要求一般在２．８？５．０Ｌｐｐ之間。??為了使試驗結果具有普遍意義，ＩＭＯ安全委員會在ＭＳＣ／Ｃｉｒｃ．６４４中對試驗條件作??了明確規(guī)定，應盡可能在平靜的水域進行船舶操縱性試驗，所以本文在理想海況下進行??左旋回試驗，左滿舵５?＝?－３５°，平吃水７．１５５ｍ，船舶初始速度Ｖ〇?＝?２４ｋｎ，主機轉(zhuǎn)速??ｎ＝８５ｒ／ｍｉｎ，仿真圖像如圖２．３所示。??１０００?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??８００?■?．??？???－??６００?－?■?？?ｊｒ?■??????；??４００?－?ｋ?＼??，－々?．．．：．．．．．．．．．．）＾??〇＿?Ｖ．丨?：少乂…??－２００?－??－４００??＇?＇?＇?＇?＇?＇???－１４００?－１２００?－１０００?－８００?－６００?－４００?－２００?０??ｙ／ｍ??圖２．?３左旋回試驗仿真圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔ?ｏｆ?ｌｅｆｔ?ｔｕｒｎｉｎｇ?ｔｅｓｔ??由仿真得到：進距＝?３．５２Ｌｐｐ（９４０ｍ），而實船試驗進距＝?３．Ｓ８Ｌｐｐ，相差０．?０６Ｌｐｐ；??旋回初徑＝?Ｓ．０９Ｌｐｐ?（１３６０ｍ），而實船試驗的旋回初徑仏＝５．０３Ｌｐｐ，相差０．?０６Ｌｐｐ。??－１６－??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于高階滑模的船舶直線航跡控制[D]. 蔡成.大連海事大學 2017
[2]航線優(yōu)化對于風翼助航船舶節(jié)能的影響研究[D]. 傅超.大連海事大學 2017
[3]相對漂浮船舶動力定位的跟蹤控制方法研究[D]. 王仲.哈爾濱工程大學 2008



本文編號：3323910