基于最優(yōu)控制的船舶避碰研究.pdf

1、關(guān)于船舶避碰的研究已有很長(zhǎng)的歷史，而今仍有船舶和生命由于船舶碰撞而損毀和喪失。船舶碰撞事故在海上險(xiǎn)情中占有很大比例，且引起船舶碰撞事故的人為因素高達(dá)80％。因此，研究船舶自動(dòng)避碰以防止船舶間發(fā)生碰撞，仍然是確保船舶安全航行的重要目標(biāo)之一。本設(shè)計(jì)在此背景下展開(kāi)對(duì)船舶避碰的研究。
　　首先，對(duì)船舶避碰領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了介紹，選取了合適的安全會(huì)遇距離確定方法，根據(jù)本船與干擾船構(gòu)成的相對(duì)方位等信息，對(duì)船舶會(huì)遇態(tài)勢(shì)進(jìn)行了劃分，并且根據(jù)海上

2、實(shí)際情況，分析了多船會(huì)遇情況下的避碰問(wèn)題。
　　然后，對(duì)船舶避碰系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。以本船和干擾船的航向、航速、位置信息為主要參數(shù)對(duì)船舶避碰參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，選取了基于模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)的碰撞危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)模型，根據(jù)此模型能夠得到本船與各干擾船之間的碰撞危險(xiǎn)度，并根據(jù)計(jì)算出的確切值確定重點(diǎn)避讓船。然后綜合考慮國(guó)際海上避碰規(guī)則歸納總結(jié)船舶的避讓責(zé)任與避碰方案。
　　其次，采用最優(yōu)控制的方法展開(kāi)對(duì)船舶避碰問(wèn)題的描述，選取具有六自由度的船舶

3、運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，將其轉(zhuǎn)化成一階微分方程組的形式作為系統(tǒng)方程，確立性能指標(biāo)和約束條件，將該問(wèn)題轉(zhuǎn)換成船舶避碰路徑規(guī)劃問(wèn)題。引入遺傳算法，通過(guò)選取以安全避讓、路徑最短及準(zhǔn)備復(fù)航為目標(biāo)的適應(yīng)度函數(shù)，結(jié)合遺傳操作，通過(guò)本船和干擾船的航向、航速、位置信息等主要輸入?yún)?shù)，最終規(guī)劃出避碰路徑，完成了該目標(biāo)下的船舶避碰算法設(shè)計(jì)。
　　最后，在MATLAB環(huán)境下編制了船舶避碰路徑的仿真軟件，通過(guò)仿真實(shí)例的結(jié)果可知，該系統(tǒng)可以安全避開(kāi)干擾船，且路徑最短