專家控制及其在船舶自動(dòng)舵中的應(yīng)用研究.pdf

1、自動(dòng)舵是船舶操縱的關(guān)鍵設(shè)備之一,自動(dòng)舵的性能直接關(guān)系到船舶航行的經(jīng)濟(jì)性和安全性.雖然國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在自動(dòng)舵的研究上作了大量的工作,取得了顯著成效,但是由于船舶運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,使得傳統(tǒng)的控制方法很難取得好的控制效果.專家控制是智能控制的一個(gè)分支,專家控制特別適合于處理那些難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜的控制問題.因此,將專家控制理論應(yīng)用于船舶自動(dòng)舵能夠解決傳統(tǒng)控制理論難以解決的問題.該文在這方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究,取得了一些成果.1.研究了專

2、家控制的基本理論,論述了專家控制器的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行了專家控制器的穩(wěn)定性分析.2.從控制技術(shù)的角度對(duì)船舶的操縱性和操縱過程進(jìn)行了深入的分析和研究,對(duì)操縱系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及它們?cè)诖安倏v過程中的作用進(jìn)行了探討,為專家控制理論在船舶自動(dòng)舵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ).3.概述了船舶操縱理論,推導(dǎo)出船舶水平面操縱運(yùn)動(dòng)的線性方程式、操縱響應(yīng)方程和非線性方程式.4.提出了把船舶和航行環(huán)境作為一個(gè)整體,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接辨識(shí)系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的辨識(shí)策略,避

3、免了船舶運(yùn)動(dòng)過程和航行環(huán)境在數(shù)學(xué)描述方面的困難,以及傳統(tǒng)系統(tǒng)辨識(shí)方法的困難和缺點(diǎn).針對(duì)船舶操縱特點(diǎn)和實(shí)時(shí)控制的要求,采用線性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí),避免了BP網(wǎng)絡(luò)存在的不足之處,達(dá)到學(xué)習(xí)收斂速度快、預(yù)報(bào)精度高的辨識(shí)效果.5.綜合考慮船舶航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性要求,提出包含操舵次數(shù)在內(nèi)的控制性能指標(biāo),并通過所提出的控制算法,避免了這種性能指標(biāo)在數(shù)學(xué)處理上可能遇到的困難.6.通過分析船舶的人工操縱過程的特征,設(shè)計(jì)了一種新型的基于船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的航向?qū)?/p>

4、家控制器.7.在研究航跡控制的基本原理、航跡控制類型、航跡計(jì)算的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的基于專家控制的間接航跡控制法.8.在剖析間接航跡專家控制器的優(yōu)缺點(diǎn)后,提出一種直接航跡專家控制器,這種直接航跡專家控制器獨(dú)立于航向控制器,它的基礎(chǔ)是船舶船位預(yù)報(bào),根據(jù)未來一段時(shí)間內(nèi)的船舶運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)決定控制舵角大小,并直接輸出控制舵角.9.在以上研究基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出數(shù)字式航跡控制-自動(dòng)操舵儀原理樣機(jī),給出了該樣機(jī)的技術(shù)要求、主要功能和總體結(jié)構(gòu)框圖,介紹了系