專家控制及其在船舶自動舵中的應(yīng)用研究.pdf

1、自動舵是船舶操縱的關(guān)鍵設(shè)備之一,自動舵的性能直接關(guān)系到船舶航行的經(jīng)濟性和安全性.雖然國內(nèi)外許多學(xué)者在自動舵的研究上作了大量的工作,取得了顯著成效,但是由于船舶運動的復(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)計方法,進行了專家控制器的穩(wěn)定性分析.2.從控制技術(shù)的角度對船舶的操縱性和操縱過程進行了深入的分析和研究,對操縱系統(tǒng)的各個組成部分及它們在船舶操縱過程中的作用進行了探討,為專家控制理論在船舶自動舵控制系統(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動的線性方程式、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)境作為一個整體,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接辨識系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的辨識策略,避

3、免了船舶運動過程和航行環(huán)境在數(shù)學(xué)描述方面的困難,以及傳統(tǒng)系統(tǒng)辨識方法的困難和缺點.針對船舶操縱特點和實時控制的要求,采用線性網(wǎng)絡(luò)進行實時辨識,避免了BP網(wǎng)絡(luò)存在的不足之處,達到學(xué)習(xí)收斂速度快、預(yù)報精度高的辨識效果.5.綜合考慮船舶航行的安全性和經(jīng)濟性要求,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)計了一種新型的基于船舶運動預(yù)報的航向?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立于航向控制器,它的基礎(chǔ)是船舶船位預(yù)報,根據(jù)未來一段時間內(nèi)的船舶運動趨勢決定控制舵角大小,并直接輸出控制舵角.9.在以上研究基礎(chǔ)上,設(shè)計出數(shù)字式航跡控制-自動操舵儀原理樣機,給出了該樣機的技術(shù)要求、主要功能和總體結(jié)構(gòu)框圖,介紹了系